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1-1 二元一次方程式

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Academic year: 2021

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(1)

籃子裡有白色雞蛋 x 顆、褐色雞蛋 y 顆,兩種蛋共 17

顆合計 71 元,已知白色蛋每顆 4 元,褐色蛋每顆 4.5

元,你能求出這兩種蛋各有幾顆嗎?

(2)

5

1 – 1 二元一次方程式

  第一冊已學習如何利用含一個未 知數的一元一次方程式,解決生活中 的數量問題,本章要進一步學習含有 兩個未知數的問題,從列式到熟練解 方程式的方法,使我們能更靈活且有 效率地解決生活中的問題。

1-1 二元一次方程式

二元一次式

• 二元一次式的化簡

• 二元一次方程式

1-2 二元一次聯立方程式

二元一次聯立方程

• 代入消去法

加減消去法

1-3 應用問題

二元一次聯立方程式

第 章

(3)

二元一次式

1

1 1 二元一次方程式

  在第一冊我們學習一元一次方程式時,先學習如何根據題意列出含有 x 的 一次式,例如:買每個 10 元的麵包 x 個,一共需付 10x 元。現在為了解決含 有兩個未知數的問題,我們先來學習依據題意列出含 x 與 y 的一次式的方法。

媽媽到麵包店為全家購買早餐,買了每個 25 元的麵包 x 個和每瓶 18 元 的果汁 y 瓶,她一共要付多少元?

1

列二元一次式

 1 個麵包 25 元, x 個麵包共 25×x=25x(元) 1 瓶果汁 18 元, y 瓶果汁共 18×y=18y(元) 所以媽媽一共要付(25x +18y)元。

1 為了響應救濟活動,力宏將撲滿中的 x 枚 50 元硬幣與 y 枚 10 元硬幣

全部捐出來,力宏一共捐了 元。

2 心凌買了每張 15 元的卡片 x 張及每張 12 元的卡片 y 張,則心凌一共

要付 元。

50x+10y

15x+12y

(4)



1 – 1 二元一次方程式

倒滿每杯容量 x 毫公升的杯子 3 杯,就是倒出了 3x 毫公升的水;

   倒滿每杯容量 y 毫公升的杯子 5 杯,就是倒出了 5y 毫公升的水;

   所以桶內剩下(5000-3x-5y)毫公升的水。

因為分別倒出了 3x 毫公升及 5y 毫公升的水,

  也就是共倒出(3x+5y)毫公升的水,

所以桶內剩下〔5000-(3x+5y) 〕毫公升的水。

一桶 5000 毫公升的水,倒滿每杯容量 x 毫公升的杯子 3 杯,及每杯容量 y 毫公升的杯子 5 杯後,桶內還剩下多少毫公升的水?

2

列二元一次式

  在例題 1 與例題 2 中,像25x+18y、5000-3x-5y 這種含有兩種文字符號

(二元),且這兩種文字符號的次方都是一次的式子,稱為二元一次式。

  例題 1 中,如果媽媽買了 3 個麵包和 2 瓶果汁,即表示 x=3y=2所以媽媽應付的錢為 25x+18y =25×3+18×2=75+36=111(元)。

  由上面的說明,可以發現:

一個含有 x、y 的二元一次式,當 x 和 y 的值給定後,就可求出該式子的值。

5000-3x-5y 與 5000-(3x+5y)

兩個式子代表的水 量相等。

1 志忠有 83 元,買文具花掉了 x 枚 1 元硬幣與 y 枚 10 元硬幣,則志忠還

有 元。

2 佩君有 200 元,買了每枝 x 元的原子筆 2 枝與每枝 y 元的鉛筆 3 枝後,

還剩下 元。

逐一減去先後倒出的量

一次減去全部倒出的量

83-x-10y

200-2x-3y

或 83-(x+10y)

或 200- (2x+3y)

(5)

在下表空格中,填入各二元一次式的值。

 1 當 x=2y=5 時, 2 當 x=-2y=3 時,

3x-4y=3×2-4×5 3x-4y=3× (-2) -4×3 =6-20 =(-6)-12 =-14 =-18

  3 當 x=- 2

3 , y=- 5 2 時,

3x-4y=3× (- 2

3 ) -4× (- 5 2 ) =(-2)+10

=8

 依據下列各小題的 x 、 y 值,分別求出二元一次式 3x -4y 的值。

1 x=2,y=5 2x=-2,y=3 3x=- 2 3 ,y=- 5 2

3

代入求值

二元一次式 3x-4y

x 2

5

-2 3

- 2 3

- 5 2

-14 -18 8

y

二元一次式 2x+7y 3x-5y 10-x-2y

x 1

3

-2

-1

0

-3

0.6

-0.2

- 1 2 5 2 y

我們也可以用表格的方式來呈現例題 3,如下表:

23

-12 3

-11

-1 14

-21 15 16

-0.2 2.8 9.8 33

2

-14 5 1

2

(6)



1 – 1 二元一次方程式

二元一次式的化簡

2

6x 與 3y不是同類項,不能再合併。

2x 與 4x 為同類項,2y 與 y 為同類項。

淺灰色塊內的式子,

熟練後可以省略!

  學習一元一次式時,對於同類項會先合併化簡,在二元一次式也是如此。

但是,含不同文字符號的項,並不是同類項,是不能合併的。例如在例題 1 中,

25x+18y 是不能再進一步合併的。

化簡下列各式:

1 2x+2y+4x+y 26x-7y-4+y-1 3 3x-4y+9+5x-y-7 4-4x+3y-8-y+5-5x

4

合併同類項

以「+」號作區隔,所以 6x-7y=6x+(-7y)。



 1 2x2y4xy = 2x4x2yy = 6x+3y

   2 6x-7y-4+y-1

= 6x(-7y) + (-4) + y + (-1)

= 6x(-7y)y + (-4) + (-1)

= 6x(-6y) + (-5)

= 6x-6y-5

   3 3x-4y+9+5x-y-7

= 3x(-4y) + 9 + 5x(-y) + (-7)

= 3x5x(-4y)(-y) + 9 + (-7)

= 8x(-5y) + 2 = 8x-5y+2

  4 -4x+3y-8-y+5-5x

(-4x) +3y+ (-8) + (-y) +5+ (-5x)

(-4x)(-5x) +3y+ (-y) + (-8) +5 (-9x) +2y+ (-3)

=-9x+2y-3

(7)

化簡下列各式:

1 3x+4y+5+2x+3y-3 2 x+4y-3x+2

3 5x-6y-4-6x-2y+4 4-7x+y-6-4y-3-8x

 1 2(-2x+3y) 25(2x-3y-1 ) = -4x+6y = 10x-15y-5

  3(2x+4y-5 )+(4x-5y+6) 42(3x-y+9)+3(x-2y-5 ) = 2x+4y-5+4x-5y+6 = 6x-2y+18+3x-6y-15 = 6x-y+1 = 9x-8y+3

化簡下列各式:

1 2(-2x+3y) 2 5(2x-3y-1)

3 (2x+4y-5)+(4x-5y+6) 4 2(3x-y+9)+3(x-2y-5)

5

去括號再合併

當二元一次式中有括號時,化簡的方法也如同一元一次式,可以先利用分 配律,即 a×(b+c)=a×b+a×c,去掉括號後,再將同類項合併。

5x+7y+2

-x-8y

-2x+4y+2

-15x-3y-9

(8)



1 – 1 二元一次方程式

化簡下列各式:

1 3(x+5y) 24(-3x+y-5)

3 (4x-5y-9)+(3x+4y-8) 44(-2x+y+3)+3(x-2y-5)



2x

4y

5 + 4x

5y

6 6x

y

1

也就是 2x+4x=6x 4y+ (-5y)=-y (-5) +6=1

在例題 5 的第 3 小題,也可以將同類項上下對齊,用直式運算記錄如下:

化簡下列各式:

1 2 7x - y +5

+ 3x -5y -9

3x -5y -7

+ -x +8y +8 3x+15y

=4x-5y-9+3x+4y-8

=7x-y-17

-12x+4y-20

=-8x+4y+12+3x-6y-15

=-5x-2y-3

10x -6y -4 2x +3y +1

(9)

 1 -( 4x+2y-5

=(-1)×(4x+2y-5 =-4x-2y+5

  2  -5(x-2y+3 ) =-5x+10y-15 

  3 (3x-2y-1 )-(2x+y-3 ) = 3x-2y-1-2x-y+3 = x-3y+2

  4 4(3x-2y+1)-3(-2x+4y+3 ) = 12x-8y+4+6x-12y-9

= 18x-20y-5

  5 3

2 ( 2x-y+2 )- 1

3 ( 3x+y+6 = 3x - 3

2 y +3-x - 1 3 y -2 = 2x - 11

6 y +1 化簡下列各式:

1 -(4x+2y-5)   2-5(x-2y+3)

3 (3x-2y-1)-(2x+y-3)   44(3x-2y+1)-3(-2x+4y+3)

5 3

2 (2x-y+2)- 1

3 (3x+y+6)

6 去括號再合併

括號前面若有「-」號,

則去括號時要將括號內的 每一項都變號。

(10)

3

1 – 1 二元一次方程式

化簡下列各式:

1 2



3x -2y -1 - 2x +y -3 x -3y +2

也就是 3x-2x=x -2y-y=-3y (-1) -(-3)=2

3x -5y +2

- 6x -2y -7

-2x +5y -7

- 4x - y -9 化簡下列各式:

1 -(-3x+2y-1) 2-5(-0.4x-y+1.8)

3 (5x+2y-8)-(2x-4y+3) 4-3(2x+3y)-2(5x-4y-9)

5 1 2 (x-y+3)- 2 3 (3x+y-5)

在例題 6 的第 3 小題中,也可以將同類項上下對齊,用直式運算記錄如下:

3x-2y+1 2x+5y-9

=5x+2y-8-2x+4y-3

=3x+6y-11

= 1 2 x- 1 2 y + 3

2 -2x- 2 3 y + 10 3

=- 3 2 x - 7

6 y + 29 6

=-6x-9y-10x+8y+18

=-16x-y+18

-3x -3y +9 -6x +6y +2

(11)

二元一次方程式

3

根據下列各問題,列出二元一次方程式︰

1  欣怡買了每枝 15 元的鉛筆 x 枝及每個 12 元的橡皮擦 y 個,一共花了

120 元。可列出二元一次方程式:

2  建華有 83 元,買文具花了 x 枚 1 元硬幣和 y 枚 10 元硬幣後,還剩下

21 元。可列出二元一次方程式:

3  大小兩整數分別為 x 與 y ,且大數比小數大 10 。

  可列出二元一次方程式:

4 一矩形的長為 x 公分,寬為 y 公分,且其周長為 20 公分。

  可列出二元一次方程式:

  現在我們來練習將一個二元一次式進一步列成含等號的式子,例如:

1 在第 6 頁例題 1 中,如果媽媽買了 x 個 25 元的麵包和 y 瓶 18 元的果汁,共 花了 147 元,也就是(25x+18y)與 147 都是指媽媽所花的錢,所以依兩者 相等可列得等式:

     25x+18y=147 或 147=25x+18y  也可依兩者相減為 0 列得等式:

      (25x+18y)-147=0 或 147- (25x+18y)=0

2 在例題 2 中,如果一桶 5000 毫公升的水,倒滿每杯容量 x 毫公升的杯子 3 杯,及每杯容量 y 毫公升的杯子 5 杯後,桶內還剩 2000 毫公升的水,也就是

(5000-3x-5y)與 2000 都是指桶內所剩的水,所以依兩者相等可列得等式:

      5000-3x-5y=2000 2000=5000-3x-5y  也可依兩者相減為 0 列得等式:

      (5000-3x-5y)-2000=0 2000- (5000-3x-5y)=0

  像上面 25x+18y=147、5000-3x-5y=2000、… … 的式子,只含有兩種 未知數,且兩種未知數的次方都是一次的等式,稱為二元一次方程式。

四個方程式的意義 皆相同,但習慣上 以 25x+18y=147 最為常用。

15x+12y=120

83-x-10y=21

x-y=10 或 x=y+10

2(x+y)=20 或 2 x+2 y=20

或 83-(x+10y)=21

(12)

5

1 – 1 二元一次方程式

y

  當二元一次方程式中的未知數(如 x 與 y),以一組特定的值代入,可使等 號左右兩邊的值相等時,便稱該組 x、y 的值為此方程式的 解。

例如:二元一次方程式 5x+8y=47 1 當 x=3,y=4 代入時,

左式=5×3+8×4=15+32=47=右式

即等號成立,所以 x=3,y=4 是方程式 5x+8y=47 的解。

2 當 x=1,y=2 代入時,

左式=5×1+8×2=5+16=21≠右式

即等號不成立,所以 x=1,y=2 不是方程式 5x+8y=47 的解。

下列哪幾組 x、y 所代表的數是方程式 -2x+y=3 的解?

1 x=0,y=0        2x=0.4,y=3.8 3x=- 1 4 ,y= 5 2          4x=-1,y=-1

7

解的判斷

 將 x、y 所代表的數代入式子中,檢驗等號是否成立,如下表:

x 左式=-2x+y 右式=3

0 0 (-2) ×0+0=0

0.4 3.8 (-2) ×0.4+3.8=3

- 1 4

5

2 (-2)×(- 1 4 ) + 5 2 =3

-1 -1 (-2)× (-1)+(-1)=1

3

3

3

3

是否為解?

(13)

1 下列哪幾組 x、y 所代表的數是方程式 -2x-3y=8 的解?

  1 x=-1,y=-2 2 x=-4.3,y=0.2

  3 x=4,y=0 4 x=- 3

2 ,y=- 5 3

2  已知 x=1,y=a 與 x=2,y=b 都是方程式 3x+2y=5 的解,求 a、b 的值。

3  國城與乃麟求方程式 2x-3y=12 的解,國城選了四個 x 值,乃麟選了 四個 y 值,分別排成下列兩表。

試完成下列兩表,使得各組 x、y 值是方程式 2x-3y=12 的解。

x 0 1 2 3

y

x

0 1 2 3

y

  由例題 7 及隨堂練習,可發現二元一次方程式的解不只一組,在隨堂練習 第3題的方程式 2x-3y=12 中,當 x 的值繼續由 4、5、6 等數依序代入時,

y 的值必可由一個一元一次方程式解得;同樣地,當 y 的值繼續由 4、5、6 等 數依序代入時,x 的值也必可由一個一元一次方程式解得。

  由此可知:

一個二元一次方程式的解有無限多組。

a=1,b=- 1 2

1、2



、4



-4

6 9

-2

- 10 3 15

2

21 2

- 8 3

(14)



1 – 1 二元一次方程式

  由例題 8 及隨堂練習可知,一個二元一次方程式雖然有無限多組解,但是 常因其他條件的限制,而影響了該方程式解的個數。

1 丞琳買了兩種卡片共花了 85 元,其中有每張 15 元的卡片 x 張,10 元 的卡片 y 張。試問丞琳可能買了幾張 10 元的卡片?

2 已知 x、y 均為正整數,且 5x+2y=32,求滿足上述條件的所有解。

七年 5 班上課時進行分組,每組 3 人或 5 人,其中 5 人一組的有 x 組,

3 人一組的有 y 組。已知學生共有 37 人,請寫出所有可能的分法。

8

正整數解的應用

 因為 5 人一組的有 x 組,共 5x 人,3 人一組的有 y 組,共 3y 人,

所以總共有學生(5x+3y )人,因此可列得方程式 5x+3y =37。

因為 x 與 y 都表示組數,所以 x 與 y 均為正整數或 0,因此方程式中 x 的值可用 0、1、2、3 等數依序代入,解得 y 值後,再檢查 y 是

否也符合正整數或 0 的條件,如下表。 (○:符合條件;╳:不符合條件)

由上表可知符合條件的解為:

1 x=2,y=9,表示 5 人一組的有 2 組,3 人一組的有 9 組。

2 x=5,y=4,表示 5 人一組的有 5 組,3 人一組的有 4 組。

故 5 人一組的有 2 組,3 人一組的有 9 組;

或 5 人一組的有 5 組,3 人一組的有 4 組。

x y

檢查 ╳ ╳ ○ ╳ ╳ ○ ╳ ╳ ╳

0 37

3 32

3 22

3 17

3 7 3

2 3 1 2

9 4

3 4 5 6 7 ……

負數

╳ 8

-1

1 張或 4 張或 7 張

x=2,y=11 或 x=4,y=6 或 x=6,y=1

(15)

! 二元一次式:只含有兩種代表數的文字符號,且兩種文字符號的次方 是一次的式子,稱為二元一次式。

例如:-2x+y-5、x-3y 等。

@ 項的合併:式子做加減運算時,須掌握同類項才能合併的原則。

例如:x、3x 是同類項,2y、3y 是同類項,x、2y 不是同類項。

因此(x+2y+1)+ (3x+3y+5)可以合併成 (x+3x) +(2y+3y)+(1+5)=4x+5y+6 而 (x+1)+ (2y+3)=x+2y+4

#  二元一次方程式:只含有兩種未知數,且兩種未知數的次方都是一次 的等式,稱為二元一次方程式。例如:3x-2y=5、x=3y 等。

$  二元一次方程式的解:二元一次方程式中的 x、y,若以一組特定的值 代入,可使其等號左右兩邊的值相等時,便稱該組 x、y 值為此方程 式的解。一個二元一次方程式的解有無限多組,但在實際問題的情境 中,常因未知數受到其他條件的限制,而影響了該方程式解的個數。

宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用 之繁,無處不用數學。

——華羅庚(1910-1985)

數學小語錄

(16)



1 – 1 二元一次方程式



1  棒棒堂家族聚餐共點了每份 100 元的 1 號餐 x 份和每份 150 元的 2 號餐 y

份,則一共花了 元。

2  請在下表的空格中,填入各二元一次式的值。

3 化簡下列各式:

  1 3x+5y-x-2 2 -5x+y-8-4y-3+9x

自 我 評 量 1-1

1 3 0 -0.4 -6

-1 0 - 1

3 1 -3

5x-2y

-3x+5y

12-2x-3y x

y 二元一次式

7 100x+150y

-8 -9 6.2 3

9.8 33

-4 -24

13 13

15

6

2 3

- 5 3

2x+5y-2 4x-3y-11

(17)

  3 -(-x+2y-4) 4 2(x-2y+5)+3(x+y-1)

  5 3(2x-y+5)-2(4x+y-1) 6 3 2 (x+2y-4)+ 1 4 (3x-y+5)

 7 8

4 下列哪幾組 x、y 所代表的數是方程式 3x-4y=-2 的解?

1x=-2,y=-2 2 x=2.4,y=1.3 3x=0,y= 1

2 4 x=- 5

3 ,y=- 3 4 3x -5y -12

+ 2x -7y - 6

5x -3y + 8

- 9x -7y - 5

x-2y+4 5x-y+7

=6x-3y+15-8x-2y+2

=-2x-5y+17

= 3 2 x+3y-6+ 3 4 x - 1

4 y + 5 4

= 9 4 x + 11 4 y - 19 4

5x -12y -18 -4x +4y +13

3、4

(18)

2

1 – 1 二元一次方程式

5 已知 x=3,y=4 是方程式 ax- 3 2 y =1 的解,求 a 的值。

6  已知協志買每枝 20 元的原子筆 x 枝和每枝 30 元的螢光筆 y 枝,一共花了 160 元。則

 1依題意可列得二元一次方程式: 。

 2協志可能買幾枝原子筆?(多選)A 2 B 3 C 4 D 5 枝。

7 已知 x、y 均為正整數,且 3x+5y=32,求滿足上述條件的所有解。

A、D 7

3

20x+30y=160

x=9,y=1 或 x=4,y=4

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