二元一次方程式的解:
如 5 x +8y=0 和 5 x -4y+2=0 這類的式子具有 ax + by +c=0 的樣式,
它們都含有兩個未知數(二元),且每個未知數的次數都是 1(一次),我們稱它們 為二元一次方程式。
【範例】:給二元一次方程式:5 x -4y+2 = 0 求此方方程式的解?
x 0 1 2 3 -
5 2
5 2
5
6 2
5
14 …
y 2 1
4 7
4 14
4
17 0 1 2 3 4 …
注意:二元一次方程式若沒有特別的限制通常有無限多個解。
【範例】:5 元郵票 x 張,2 元郵票y張,郵票面額總值 32 元。則 x 與y分別可能為多少?
解 :5 x + 2y=35
x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
y 2
35 15
2
25 10
2
15 5
2
5 0 -
2
5 -5
在此郵票必須是正整數,因此在此限制下可能的解為:
( x ,y) = ( 1, 15) ( x ,y) = ( 3, 10) ( x ,y) = ( 5, 5) ( x ,y) = ( 7, 0) 因此我們有 4 個解。
二元一次聯立方程式:
當用兩個未知數,列出兩個二元一次方程式來表示情境中的數量關係時,我們就把 這兩個方程式並列時,且稱並列在一起的方程式為二元一次聯立方程式,或二元一 次方程組。
【範例】: x +y=100 3 x +
3
1 y=100,
我們稱此二元一次聯立方程式。
二元一次聯立方程式的解:
若有一組 x 、y值能使得聯立方程式中,兩個方程式的等號都成立,則這一組 x 、y值就是此聯立方程式的解。一般而言,一個二元一次聯立方程式的解可 能有一組解,也可能出現無解或是無限多組解。
【範例】:(1) x +y=2 (2) x +y=2 (3) x +y=2 x -y=3 x +y=5 2 x +2y=4 第(1)組聯立方程式只有一組解。
第(2)組聯立方程式為無解解。
第(3)組聯立方程式有無限多組解。
解二元一次聯立方程式:
求出聯立方程式的解的過程,就叫做解聯立方程式。
通常,將兩個未知數設法變成一個未知數,利用解一元一次方程式的解法先解出 一個未知數,然後再解第二個未知數。
【代入消去法】:
【範例】: 『肆中聽得語吟吟,薄酒名醨厚酒醇。好酒一瓶醉三客,薄酒三瓶醉一人,
共同飲了一十九,三十三客醉醺醺。』,能否依此列出算式,能知薄酒幾瓶?
厚酒幾瓶?
解 : 設薄酒 x 瓶,厚酒y瓶。
x +y=19 …………(1) 3
1 x +3y=33 …………(2)
由(1) 可得 y=19- x 將其代入(2),我們可得:
3
1 x +3(19- x )=33
3
1 x -3 x =33-57
- 3
8 x =-24
x =9
將 x =9 代入(1) ,我們可得: 9+y=19 y=10 故 x =9 ,y=10 為二元聯立方程組的解,
故薄酒 9 瓶,厚酒 10 瓶。
【範例】:雞兔同籠,頭共 35,腳共 110,問雞兔各幾隻?
解 :設雞有 x 隻,兔有y隻。
x +y=35 …………(1) 2 x +4y=110 …………(2)
由(1) 可得 x =35-y 將其代入(2),我們可得:
2(35-y)+4y=110 70-2y+4y=110
2y=110-70 y=20
將y=2 代入(1),我們可得: x +20=35 x =15 故 x =15 ,y=20 為二元聯立方程組的解,
故雞有 15 隻,兔有 20 隻。
【範例】:解下列各二元一次聯立方程式
(a) 3 x +2y=13 (b) 3 x +y=10
x -3y=-3 x -2y=-5
解 :(a) 3 x +2y=13 …………(1) x -3y=-3 …………(2)
由(2)可得 x =-3+3y 將其代入(1),我們可得:
3(-3+3y)+2y=13
-9+9y+2y=13 11y=13+9
y=2
將y=2 代入(2),我們可得: x -6=-3 x =3 故 x =3 ,y=2 為二元聯立方程組的解。
(b) 3 x +y=10 …………(1) x -2y=-5 …………(2)
由(2)可得 x =-5+2y 將其代入(1),我們得:
3(-5+2y)+y=10
-15+6y+y=10 7y=10+15
將y= 7
25 代入(1) ,我們有 3 x + 7 25 =10
x = 7 15
故 x = 7
15 ,y= 7
25 為二元聯立方程組的解。
【加減消去法】:
【說明】:將二元一次聯立方程組的兩式分別乘除幾倍,兩式相加或相減,使兩個未知 數變成一個未知數。利用解一元一次方程式的解法先解出一個未知數,然後 再解第二個未知數。
【範例】: 『三足團魚六眼龜,共同山下一深池。九十三足亂浮水,一百二眼將人窺。
或出或沒往東西,依梱觀看不能知。有人算得無差錯,將酒重斟贈數杯。』, 能否依此「鷓鴣天」古曲列出算式?
解 :設三足團魚有 x 條,六眼龜有y隻。
3 x +4y=93 ………(1) 2 x +6y=102 ………(2) 將(1)乘 3,將(2)乘 2,可得:
9 x +12y=279 ………(1*) 4 x +12y=204 ………(2*) 將(1*)減(2*),可得:
(9 x +12y)-(4 x +12y)=279-204 9 x +12y-4 x -12y=75
5 x =75 x =15
將 x =15 代入(1),我們可得:45+4y=93 4y=48 y=12 故三足團魚有 15 條,六眼龜有 12 隻。
【範例】:解下列各二元一次聯立方程式:
(1) 3 x +2y=13 (2) 3 x +y=10
x -3y=-3 x -2y=-5
解 (1):
3 x +2y=13 …………(1) x -3y=-3 …………(2)
將(1)乘 3,將(2)乘 2,可得:
9 x +6y=39 ………(1*) 2 x -6y=-6 ………(2*) 將(1*)相加(2*),可得:
(9 x +6y)+(2 x -6y)=39-6 9 x +2 x +6y-6y=33
11 x =33 x =3
將 x =3 代入(1) ,我們可得:9+2y=13 y=2 故 x =3,y=2 為二元聯立方程組的解。
解 (2):
3 x +y=10 …………(1) x -2y=-5 …………(2) 將(1)乘 1,將(2)乘 3,可得:
3 x +y=10 ………(1*) 3 x -6y=-15 ………(2*) 將(1*)減(2*),可得:
(3 x +y)-(3 x - 6y)=10-(-15) 7y=25
y= 7 25
將 y= 7
25 代入(1) ,我們可得:3 x + 7 25 =10
x = 7 15
故 x = 7
15 ,y= 7
25 為二元聯立方程組的解。
【範例】:誠誠與愛愛到商店買餅乾跟飲料,誠誠買餅乾 8 包,飲料 5 瓶,共 186 元 愛愛買餅乾 4 包,飲料 7 瓶,共 174 元,請餅乾一包幾元飲料一瓶幾元?
解 :設餅乾 1 包 x 元,飲料 1 瓶 y 元。
8 x +5y=186………(1) 4 x +7y=174………(2)
將(2)乘 2,可得:
8 x +5y=186………(1) 8 x +14y=348………(2*) 將(2*)減(1),可得:
(8 x +14y)-(8 x +5y)=348-186 8 x -8 x +14y-5y=162
9y=162 y=18 將y=18 代入(1),我們可得:
8 x +5×18=186 8 x =96
x =12
故 x =12,y=18 為二元聯立方程組的解,也就是題目所求的答案。
答:餅乾 1 包 12 元,飲料 1 瓶 18 元
【範例】:小青、小慧一起到芙蘿蕾花店買花,小青買了 4 朵百合和 6 朵劍蘭,付了 132 元;小慧買了 6 朵百合和 4 朵劍蘭,付了 138 元,那麼百合、劍蘭 1 朵 各賣多少元?
解 :設百合 1 朵 x 元,劍蘭 1 朵 y 元。
4 x +6y=132………(1) 6 x +4y=138………(2)
將(1)、(2)相加可得:10 x +10y=270
x +y=27………(3) 將(1)-4×(3)可得:2y=24
y=12 將y=12 代入(3)可得: x =15
答:百合 1 朵 12 元,劍蘭 1 朵 15 元。
【範例】:若甲數的 5 倍等於乙數的 4 倍,且甲數 3 倍比乙數的 2 倍多 1,請問甲、乙 二數各是多少?
解 :設甲數是 x,乙數是 y。
5 x =4y 3 x =2y+1 移項後可得:
5 x -4y=0………(1) 3 x -2y=1………(2)
將 (2)×2-(1) 可得:
2(3 x -2y)-(5 x -4y)=2 6 x -4y-5 x +4y=2
x =2 將 x =2 代入(1)可得:y=
2 5
答:甲數是 2,乙數是 2 5 。
【範例】:便利商店賣果汁和牛奶,果汁每盒可賺 4 元,牛奶每盒可賺 3 元,今天 便利商店賣出的牛奶盒數是果汁的 2 倍,一共賺了 1000 元,請問今天各 賣出多少盒的果汁和牛奶?
解 :設賣出果汁 x 盒,賣出牛奶y盒。
2 x =y
4 x +3y=1000 移項後可得:
2 x -y=0………(1) 4 x +3y=1000………(2) 將 (2)-(1)×2 可得:
(4 x +3y)-2(2 x -y)=1000 4 x +3y-4 x +2y=1000 5y=1000
y=200 將y=200 代入(1)可得:
2 x -y=0 2 x -200=0
x =100
答:賣出果汁 100 盒,賣出牛奶 200 盒
【例題 1】
(1) 若 x =-1,y=2 為方程式 6 x =ay+4 的解,求 a 之值。
(2) 若 x =2,y=3 是二元一次方程式 ax + by =5 的一組解,
求 2(4 a -3b+5)+4( a +6b-3)之值。
解:
【例題 2】
(1) 方程式 5 x -3y=1 的一組解為 x = a ,y=-7,求 a 之值。
(2) 若 1.23 x +4.56y-369=555,求 12.3 x +45.6y+369 之值。
解:
【例題 3】
請在下列空格處填入各算式所代表的數:
-2 3 -1
3 x 2
y
算式 1 -1 -
3 1
2 1
x -3y -5 6 0 -
6 5
─ x +2y 4 -5
3 1
3 1
【例題 4】
請在下列空格處填入各算式所代表的數:
-3 1 -2 -
3 x 1
y
算式 4 -2 -
3
2 3
-3 x -y 5 -1 6
3
2 -2
2 x -y -10 4 -3
3
1 -3
3 2
【例題 5】
(1) 已知五元的硬幣 x 個,十元的硬幣y個,共計 430 元,則 x 與y的關係可列
出一個二元一次方程式: 。
(2) 承第(1)題,若五元的硬幣有 20 個,則十元的硬幣有 個。
(3) 承第(1)題,若十元的硬幣有 32 個,則五元硬幣有 個。
【例題 6】
已知一長方形的周長為 52,且長比寬的 3 倍少 6,請依次回答下列各題:
(1) 設寬是 x ,則長為 ,可列出一元一次方程式為
,並解
得長是 ,寬是 。
(2) 設長是 x ,寬是y,則 x 與y的關係可列式得二元一次聯立方程式
為 。並解得長是 ,寬是 。
【例題 7】
x =2、y=-1 是下列哪些聯立方程式的解?
(A)
x =-2y 6 x +3y=9 (C)
5 x =-4y+5 2 x +y=3
(B)
x =-y+1 x -y=0 (D)
2 x =-4y
-2 x +3y=-7
【例題 8】
x =0、y=4 是下列哪些聯立方程式的解?
(A)
4 x +6y=24 x +3y=12 (C)
x =y-1 x +y=1
(B)
x =-4y+16 7 x -2y=-8 (D)
2 x =-4y+2
-3 x +y=7
【例題 9】
用代入消去法解下列聯立方程式:
4 x =y……○ 1 6 x +3y=36……○ 2 解:
x =-y+6……○ 1 x -y=0……○ 2 解:
【例題 10】
用代入消去法解下列聯立方程式:
3 x +2y=13……○ 1 x -3y=-3……○ 2 解:
2 x =y-1……○ 1 3 x -2y=5……○ 2 解:
【例題 11】
用加減消去法解下列聯立方程式:
3 x +2y=2……○ 1 2 x -3y=23……○ 2 解:
3 x -y= x +2y-5……○ 1 3 x +3y=-2 x -y+22……○ 2 解:
【例題 12】
用加減消去法解下列聯立方程式:
3 x +
4 y =
12
23 ……○ 1
2 x -
3 y =
6
13 ……○ 2 解:
4 x +
3 y =
2
1 ……○ 1
3 x -
2 y =
3
2 ……○ 2 解:
【例題 13】
一長方形園地,若長減 40 公尺,寬加 30 公尺,則形成與原長方形同面積的正方形,試問 長方形的長與寬各是多少公尺?
解:
【例題 14】
珮玲比她的妹妹珮玉大 3 歲,她們的年齡和是 27 歲。試問她們的年齡各是幾歲?
解:
【例題 15】
甲、乙二人各有若干元,若乙給甲 10 元,則甲所有錢是乙所有錢的 6 倍;若甲給 乙 10 元,則甲所有錢比乙所有錢的 3 倍多 10 元,問甲、乙原來各有多少元?
解:
【例題 16】
琦琦、誠誠和同學參加春季旅行,在同一家商店買相同的餅乾、汽水琦琦買餅乾 8 包、
汽水 5 瓶共 186 元;誠誠買餅乾 4 包、汽水 7 瓶共 174 元。請幫琦琦、誠誠算一算,餅乾 一包、汽水一瓶各多少錢?
解:
【例題 17】
已知某二位數,其十位數字的 3 倍與其個位數字的和是 21,它的個位數字與 十位數字對調後的新數比原數大 9,問原數是多少?
解:
【例題 18】
美茹、曉菁、佳雯三姐妹共有 264 元,若美茹給曉菁 10 元,佳雯買日用品花掉原有錢的 5
2 後,三姐妹的錢數就相等了,問原來三姐妹各有多少錢?
解:
【例題 19】
某年聖誕舞會,男、女生的票價不同,例如:6 位男生和 5 位女生一同參加,則 門票共 1220 元,若是臨時走了 2 位女生,而多來了 3 位男生, 則門票要多繳 160 元,
則男、女生票價各是多少元?
解:
【例題 20】
小新和妮妮去買早餐,小新買 1 杯奶茶和 2 個三明治,拿 100 元付帳,老闆找他 49 元,
妮妮拿 500 元買 6 杯奶茶和 7 個三明治,老闆找她 284 元,如果風間拿 1000 元買 3 杯 奶茶和 5 個三明治,老闆應找他多少元?
解:
高斯消去法的形式:
將一組聯立方程式:
î í ì
= +
= +
2 2 2
1 1 1
c y b x a
c y b x
a 改寫成 ú
û ù ê ë
é
2 2 2
1 1 1
c b a
c b
a 的形式,其中 a 、 1 a 是 x 項的係數 2
, b 、 1 b 是2 y項的係數, c 、 1 c 是常數項。 2
利用高斯消去法解二元一次聯立方程組:
【範例】:利用高斯消去法解:
î í ì
= -
= +
7 3 y x
y
x 。
解 :將 î í ì
= -
= +
(2) 7
(1) 3
L L
L L y x
y
x 改寫成 ú
û ù ê ë
é
- 1 7 1
3 1
1 的形式。
再將(1)加到(2)可得:
î í ì
= -
= +
7 3 y x
y x
Û î í ì
=
= +
10 2
3 x
y x
ú û ù ê ë
é
- 1 7 1
3 1 1
Û ú
û ù ê ë
é
10 0 2
3 1
1 ……(*)
2 x =10 x =5
2 x =10 x =5
在(*)式子中: x 項的係數是 2,y項的係數是 0,常數項的係數是 10。
則可得:2 x =10 x =5。
將 x =5 代回原式可得: x +y=3 5+y=3
y=3-5 y=-2。
故此聯立方程式的解為 ( x ,y)=(5,-2)。
【範例】:利用高斯消去法解:
î í ì
= +
= +
110 4
2
5 3 y x
y
x 。
解 :將 î í ì
= +
= +
(2) 110
4 2
(1) 5
3
L L
L L L y x
y
x 改寫成 ú
û ù ê ë
é
110 4 2
5 3 1
1 的形式。
再將(1)×(-2)之後,加到(2)可得:
î í ì
= +
= +
110 4
2
5 3 y x
y x
Û î í ì
=
= +
40 2
5 3 y y x
ú û ù ê ë
é
110 4 2
5 3 1 1
Û ú
û ù ê ë
é
40 2 0
5 3 1
1 ……(*)
2y=40 y=20
2y=40 y=20
在(*)式子中: x 項的係數是 0,y項的係數是 2,常數項的係數是 40。
則可得:2y=40 y=20。
將 y=20 代回原式可得: x +y=35 x +20=35
x =35-20 x =15。
故此聯立方程式的解為 ( x ,y)=(20,15)。
【範例】:利用高斯消去法解:
î í ì
= +
-
= -
13 2 3
3 3
y x
y
x 。
解 :將 î í ì
= +
-
= -
(2) 13
2 3
(1) 3
3
L L
L L y x
y
x 改寫成 ú
û ù ê ë
é - - 3 1 2 3
3 3
1 的形式。
再將(1)×(-3)之後,加到(2)可得:
î í ì
= +
-
= -
13 2 3
3 3
y x
y x
Û î í ì
= -
= -
2 2 11
3 3
y y x
ú û ù ê ë
é - - 3 1 2 3
3 3 1
Û ú
û ù ê ë
é - - 22 11 0
3 3
1 ……(*)
11y=22 y=2
11y=22 y=2
在(*)式子中:第二列的 x 項的係數是 0,y項的係數是 11,常數項的係數是 22。
則可得:11y=22 y=2。
將 y=2 代回原式可得: x -3y=-3 x -6=-3
x =-3+6 x =3。
故此聯立方程式的解為 ( x ,y)=(2,3)。
【範例】:利用高斯消去法解:
ï î ï í ì
= + +
= + +
= + +
1 2
2 2 2
2
z y x
z y x
z y x
。
解 :將 ï î ï í ì
= + +
= + +
= + +
(3) 1
2
(2) 2
2 2
(1) 2
L L
L L L L
z y x
z y x
z y x
改寫成
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
1 2 1 1
2 2 2 1
2 1 1 1
的形式。
再將(1)×(-1)之後,加到(2)與(3)可得:
ï î ï í ì
= + +
= + +
= + +
1 2
2 2 2
2
z y x
z y x
z y x
Û ï î ï í ì
-
=
= +
= + +
1 0 2
z z y
z y x
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
1 2 1 1
2 2 2 1
2 1 1 1
Û
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
- 1 1 0 0
0 1 1 0
2 1 1 1
……(*)
∵ z =-1
∴ y+ z =0 y+(-1)=0 y=1
則 x +y+ z =2 x +1+(-1)=2 x =2
∵ z =-1
∴ y+ z =0 y+(-1)=0 y=1
則 x +y+ z =2 x +1+(-1)=2 x =2
在(*)式子中:第三列的 x 項的係數是 0,y項的係數是 0, z 項的係數是 1,
常數項的係數是-1,則可得: z =-1。
在(*)式子中:第二列的 x 項的係數是 0,y項的係數是 1, z 項的係數是 1,
常數項的係數是 0,則可得: y+ z =0 y+(-1)=0
y=1。
在(*)式子中:第ㄧ列的 x 項的係數是 1,y項的係數是 1, z 項的係數是 1,
常數項的係數是 2,則可得: x +y+ z =2 x +1+(-1)=2
x =2。
故此聯立方程式的解為 ( x ,y, z )=(2,1,-1)。
【範例】:利用高斯消去法解:
ï î ï í ì
= - +
= + -
= - +
2 1 2
3 2
z y x
z y x
z y x
。
解 :將 ï î ï í ì
= - +
= + -
= - +
(3) 2
(2) 1
2
(1) 3
2
L L
L L
L L
z y x
z y x
z y x
改寫成
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
- -
-
2 1 1 1
1 1 2 1
3 1 1 2
的形式。
再將(3)乘以(-1)之後,加到(1)可得:
ï î ï í ì
= - +
= + -
= - +
2 1 2
3 2
z y x
z y x
z y x
Û ï î ï í ì
= - +
= + -
=
2 1 2
1
z y x
z y x x
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
- -
-
2 1 1 1
1 1 2 1
3 1 1 2
Û
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
- -
2 1 1 1
1 1 2 1
1 0 0 1
……(*)
再將(3)加到(2)可得:
ï î ï í ì
= - +
= + -
=
2 1 2
1
z y x
z y x x
Û ï î ï í ì
= - +
= -
=
2 3 2
1
z y x
y x x
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
- -
2 1 1 1
1 1 2 1
1 0 0 1
Û
ú ú ú û ù
ê ê ê ë é
- -
2 1 1 1
3 0 1 2
1 0 0 1
……(*)
∵ x =1
∴ 2 x -y=0 y=2
則 x +y- z =2 x +1+(-1)=2 z =1
∵ x =1
∴ 2 x -y=0 y=2
則 x +y- z =2 x +1+(-1)=2 z =1
在(*)式子中:第ㄧ列的 x 項的係數是 1,y項的係數是 0, z 項的係數是 0,
常數項的係數是 1,則可得: x =1。
在(*)式子中:第二列的 x 項的係數是 2,y項的係數是-1, z 項的係數是 0,
常數項的係數是 3,則可得: 2 x -y=0
∵ x =1 , ∴ y=2。
在(*)式子中:第三列的 x 項的係數是 1,y項的係數是 1, z 項的係數是-1,
常數項的係數是 2,則可得: x +y- z =2
∵ x =1、y=2 , ∴ z =1。
故此聯立方程式的解為 ( x ,y, z )=(1,2,1)。
【例題 1】
利用高斯消去法解:
î í ì
= +
= +
102 6
2
3 9 4 3
y x
y
x 。
解:
【例題 2】
利用高斯消去法解:
î í ì
= -
= -
13 5 2
3 3
y x
y
x 。
解:
【例題 3】
利用高斯消去法解:
î í ì
= +
= +
74 1 7 4
186 5
8 y x
y
x 。
解:
【例題 4】
利用高斯消去法解:
î í ì
= +
-
= -
0 1 3
5 2
y x
y
x 。
解: