• 沒有找到結果。

二元一次方程式的解: 如 5 x +8

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "二元一次方程式的解: 如 5 x +8"

Copied!
19
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)

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? 

0 1 2 3 - 

5  2 

5  2 

6  2 

14  … 

2  1 

4  7 

4  14 

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 

0 1 2 3 4 5 6 7 8

35  15 

25  10 

15  5 

5  0 - 

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 + 

1 y=100,

我們稱此二元一次聯立方程式。

(2)

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: 

1 x +3(19- x )=33 

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。

(3)

【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

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

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+6yy=10 7y=10+15 

(4)

y=  7 

25  代入(1) ,我們有 3 x +  7  25 =10 

x = 7  15 

故 x = 

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)

(5)

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 = 

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)

(6)

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)

(7)

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

(8)

【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 

算式  1  -1  - 

3  1 

x -3y  -5  6  0  - 

6  5 

─ x +2y  4  -5 

3  1 

3  1

(9)

【例題 4】

請在下列空格處填入各算式所代表的數:

-3  1  -2  - 

算式  4  -2  - 

2  3 

-3 x -y  5  -1  6 

2  -2 

2 x -y  -10  4  -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

(10)

【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……○ 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……○ x -3y=-3……○ 2 解: 

2 x =y-1……○ 1 3 x -2y=5……○ 2 解:

(11)

【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: 

+ 

= 

12 

23 ……○

- 

= 

13 ……○ 2 解: 

+ 

= 

1 ……○

- 

= 

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:

(12)

【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:

(13)

【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:

(14)

高斯消去法的形式:

將一組聯立方程式:

î í ì

= +

= + 

改寫成 ú

û ù ê ë

é 

的形式,其中 a  、  a  是 x 項的係數

, b  、  b  是 y項的係數, c  、  c  是常數項。

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

= -

= + 

解 :將 î í ì

= -

= + 

(2)  7 

(1)  3

L L

L

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

= -

= + 

x

Û î í ì

=

= + 

10  2 

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 

5  3

解 :將 î í ì

= +

= + 

(2)  110 

4  2 

(1)  5 

3

L L

L L

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:

(15)

î í ì

= +

= + 

110  4 

5  3

x

Û î í ì

=

= + 

40  2 

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 

解 :將 î í ì

= +

-

= - 

(2)  13 

2  3 

(1)  3 

3

L L

L

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 

x

Û î í ì

= -

= - 

2  2  11 

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)。

(16)

【範例】:利用高斯消去法解:

ï î ï í ì

= + +

= + +

= + + 

1  2 

2  2  2 

解 :將 ï î ï í ì

= + +

= + +

= + + 

(3)  1 

(2)  2 

2  2 

(1)  2

L L

L L L

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 

x

Û ï î ï í ì

-

=

= +

= + + 

1  0 

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)。

(17)

【範例】:利用高斯消去法解:

ï î ï í ì

= - +

= + -

= - + 

2  1  2 

解 :將 ï î ï í ì

= - +

= + -

= - + 

(3)  2 

(2)  1 

(1)  3 

2

L L

L L

L

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 

x

Û ï î ï í ì

= - +

= + -

2  1  2 

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 

x

Û ï î ï í ì

= - +

= -

2  3  2 

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)。

(18)

【例題 1】

利用高斯消去法解:

î í ì

= +

= + 

102  6 

3  9  4 

解:

【例題 2】

利用高斯消去法解:

î í ì

= -

= - 

13  5  2 

解:

(19)

【例題 3】

利用高斯消去法解:

î í ì

= +

= + 

74  1  7  4 

186  5 

解:

【例題 4】

利用高斯消去法解:

î í ì

= +

-

= - 

0  1  3 

解:

參考文獻