成曉明
解二元一次方程組的基本思想是消元,求解的主要方法是代入消元法和加減消元法.但是對(duì)于一些比較特殊的方程組,僅有這些方法是不夠的,下面結(jié)合一些典型的例題進(jìn)行分析,向同學(xué)們介紹幾種解二元一次方程組常用的思想方法.
一、 轉(zhuǎn)化思想
例1 解方程組5x+y=6, ①3x-2y=1.②
【解析】觀察方程組中x、y的系數(shù)的特點(diǎn),可以將方程①變形為y=6-5x③,然后將③代入②,消去y,得到關(guān)于x的一元一次方程,先求出x,進(jìn)而再求出y的值.
或者將方程①×2+②消去y,然后得到關(guān)于x的一元一次方程求解.
例2 解方程組7x-11y=7, ①17x-13y=-7.②
【解析】觀察方程組中x、y的系數(shù),既不簡(jiǎn)單,也不存在倍數(shù)關(guān)系,用代入消元法和加減消元法數(shù)據(jù)都相對(duì)復(fù)雜,再次觀察系數(shù),發(fā)現(xiàn)①+②可得24x-24y=0,化簡(jiǎn)得x=y③,再利用代入消元法求解就非常簡(jiǎn)單了.
說(shuō)明:轉(zhuǎn)化思想就是將復(fù)雜的、陌生的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、熟悉的問(wèn)題進(jìn)行求解,這是學(xué)習(xí)新知識(shí)、研究新問(wèn)題的常用的基本方法.解二元一次方程組實(shí)際上就是通過(guò)“消元”(代入消元、加減消元)的手段化“二元”為“一元”.
二、 整體思想
例3 解方程組3x-2(x+2y)=3, ①11x+4(x+2y)=45.②
【解析】方程①和②中都含有(x+2y),可以將(x+2y)看作一個(gè)整體,①×2+②,從而消去(x+2y),達(dá)到消去y的目的.
例4 解方程組3x+2y-2=0, ①■-2x=-3.②
【解析】方程①和②中都含有(3x+2y),可以將(3x+2y)看作一個(gè)整體,把方程①變形為3x+2y=2③,然后將方程③代入方程②,從而消去(3x+2y),達(dá)到消去y的目的.
說(shuō)明:解數(shù)學(xué)題時(shí),我們往往習(xí)慣于從問(wèn)題的局部出發(fā),將問(wèn)題分解成若干個(gè)小問(wèn)題,然后逐一解決.然而這種思考方法常常導(dǎo)致解題過(guò)程繁雜,運(yùn)算量大.這時(shí)可將注意力和著眼點(diǎn)放在其問(wèn)題的整體上,突出對(duì)問(wèn)題整體結(jié)構(gòu)的分析,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的整體結(jié)構(gòu)特征,找出整體與局部的有機(jī)聯(lián)系,從整體上把握并解決問(wèn)題,這就是整體思想.
三、 數(shù)形結(jié)合思想
例5 如圖,8塊相同的小長(zhǎng)方形地磚拼成一個(gè)長(zhǎng)方形,求其中每一個(gè)小長(zhǎng)方形的面積.
【解析】圖形中隱含著長(zhǎng)和寬的兩個(gè)關(guān)系:一是每塊小長(zhǎng)方形地磚的長(zhǎng)是寬的3倍,二是長(zhǎng)與寬的和為60厘米,由此可以設(shè)未知數(shù)并列方程求出地磚的長(zhǎng)和寬,進(jìn)而求出每一個(gè)小長(zhǎng)方形的面積.
例6 小明在拼圖時(shí),發(fā)現(xiàn)8個(gè)一樣大小的長(zhǎng)方形恰好可以拼成一個(gè)大的矩形,如圖(1)所示.
小紅看見(jiàn)了,說(shuō):“我來(lái)試一試.”結(jié)果小紅七拼八湊,拼成如圖(2)那樣的正方形.咳!怎么中間還留下了一個(gè)洞,恰好是邊長(zhǎng)為2 mm的小正方形!你能求出小長(zhǎng)方形的長(zhǎng)和寬嗎?
【解析】本題中有兩個(gè)未知量:長(zhǎng)方形的長(zhǎng)與寬,而小明和小紅的兩個(gè)拼圖恰好給出了兩個(gè)等量關(guān)系:圖1中得到:長(zhǎng)×3=寬×5,圖2中得到:寬×2-長(zhǎng)=2,由此可以設(shè)未知數(shù)并列方程求出長(zhǎng)方形的長(zhǎng)和寬,
說(shuō)明:數(shù)形結(jié)合的思想,其實(shí)質(zhì)是將抽象的數(shù)學(xué)語(yǔ)言與直觀的圖像結(jié)合起來(lái),關(guān)鍵是代數(shù)問(wèn)題與圖形之間的相互轉(zhuǎn)化,它可以使代數(shù)問(wèn)題幾何化. 幾何問(wèn)題代數(shù)化.上面所舉的兩例都是巧妙地運(yùn)用拼圖,建立起小長(zhǎng)方形的長(zhǎng)與寬的關(guān)系,將數(shù)與形有機(jī)結(jié)合起來(lái),突破了用語(yǔ)言描述數(shù)量關(guān)系的常規(guī),突出了數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.
四、 類(lèi)比思想
例7 已知方程組2x-3y=1,3x+5y=12.9的解是x=2.3,y=1.2.請(qǐng)你用較簡(jiǎn)便的方法解方程組2(a-1)-3(b+2)=1,3(a-1)+5(b+2)=12.9.
【解析】如果將方程組2(a-1)-3(b+2)=1,3(a-1)+5(b+2)=12.9中的(a-1)、(b+2)看做是一個(gè)整體,那么a-1=x,b+2=y,因?yàn)榉匠探M2x-3y=1,3x+5y=12.9的解是x=2.3,y=1.2.所以a-1=2.3,b+2=1.2.這樣就可以求出方程組的解了.
說(shuō)明:在平時(shí)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在數(shù)學(xué)中有一些相類(lèi)似的概念,可以利用類(lèi)比法進(jìn)行學(xué)習(xí),類(lèi)比思想其實(shí)就是知識(shí)的遷移,就是一類(lèi)問(wèn)題的解決方法對(duì)另一類(lèi)問(wèn)題的影響,在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,我們應(yīng)當(dāng)注意遷移意識(shí)的培養(yǎng).
例8 有同學(xué)在解方程組22x+27y=4,7x+9y=3時(shí),采用了如下的解法:原方程組化為x+3(7x+9y)=4,①7x+9y=3. ②將②代入①得x+3×3=4,所以x=-5,把x=-5代入②求得y=■,所以原方程組的解為x=-5,y=■.請(qǐng)你用這種方法解方程組3x+5y=2, ①11x+20y=6.②
【解析】方程②可以變形為4(3x+5y)-x=6③,然后把方程①代入方程③,這樣就可以達(dá)到消去y的目的.
說(shuō)明:數(shù)學(xué)上的類(lèi)比思想是指依據(jù)兩類(lèi)數(shù)學(xué)對(duì)象的相似性,將已知的一類(lèi)數(shù)學(xué)對(duì)象的性質(zhì)遷移到另一類(lèi)數(shù)學(xué)對(duì)象上去的思想.類(lèi)比思想不僅使數(shù)學(xué)知識(shí)容易理解,而且使知識(shí)的記憶變得自然和順暢,從而可以激發(fā)起學(xué)習(xí)的創(chuàng)造力.
五、 換元思想
例9 解方程組4(x+y)-5(x-y)=2,■+■=6.
【解析】設(shè)x+y=m,x-y=n,則原方程組可變形為關(guān)于m、n的方程組4m-5n=2,■+■=6.方程組形式較為簡(jiǎn)單,可以先求出m、n,再求出x、y.
說(shuō)明:換元法通過(guò)用一個(gè)字母表示一個(gè)整體的方法進(jìn)行變量的替換,將問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,從而起到化繁為簡(jiǎn)、化難為易的目的.