文 浦?jǐn)⒌拢ㄌ丶?jí)教師)
在七年級(jí)上學(xué)期,我們學(xué)習(xí)了“第4章 一元一次方程”,由此拉開(kāi)了初中代數(shù)“方程”板塊的序幕。在本學(xué)期,我們又開(kāi)始學(xué)習(xí)“第10章 二元一次方程組”,顯然本章是一元一次方程內(nèi)容的延續(xù),當(dāng)然也是后續(xù)方程知識(shí)的前奏和基礎(chǔ)。方程是初中非常重要的代數(shù)核心知識(shí),可以看成是獨(dú)立的一個(gè)知識(shí)板塊,也可以看成是數(shù)與式的運(yùn)用。全面整體認(rèn)識(shí)“二元一次方程組”,既有利于提高對(duì)一元一次方程的認(rèn)識(shí),又能為后續(xù)方程學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。
含有未知數(shù)的等式叫作方程。只含有一個(gè)未知數(shù)(元),并且未知數(shù)的次數(shù)都是1(次),像這樣的方程叫作一元一次方程。從一元一次方程的定義可以看出,方程的名稱是由“元”和“次”來(lái)確定的。當(dāng)“元”(也就是未知數(shù)的個(gè)數(shù))增加,“次”不增加時(shí),就會(huì)得到二元一次方程、三元一次方程、……、n 元一次方程。顯然,二元一次方程就是在一元一次方程的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)元,不增加次。當(dāng)“次”(也就是未知數(shù)的最高次數(shù))增加,“元”不增加時(shí),就會(huì)得到一元二次方程、一元三次方程、……、一元n 次方程,而一元二次方程就是在一元一次方程的基礎(chǔ)上增加了次,不增加元的產(chǎn)物,也是后面九年級(jí)我們要研究的內(nèi)容。如果給出一個(gè)二元二次方程、……、n 元n 次方程,通過(guò)以上的分析,你一定可以理解這是怎樣的一個(gè)方程。
對(duì)于一元一次方程,我們通過(guò)“去分母、去括號(hào)、移項(xiàng)、合并同類項(xiàng)、系數(shù)化為1”等基本步驟,可以求出方程的解,并且我們發(fā)現(xiàn),一般的一元一次方程有一個(gè)唯一的解。對(duì)于二元一次方程,我們發(fā)現(xiàn),由于方程中有兩個(gè)未知數(shù),它們之間相互制約,結(jié)果一個(gè)二元一次方程有無(wú)數(shù)個(gè)解,這就預(yù)示著二元一次方程的解具有不確定性,而這不是數(shù)學(xué)和生活中希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。為了使方程的解由無(wú)限變成有限,由有限再到唯一,于是,就把兩個(gè)方程放在一起組成二元一次方程組。此時(shí)我們發(fā)現(xiàn),二元一次方程組一般情況下有唯一的解。同理,數(shù)學(xué)上還會(huì)出現(xiàn)三元一次方程組、n 元一次方程組,感興趣的同學(xué)可以對(duì)此進(jìn)行深究。
如果說(shuō),從一元一次方程到二元一次方程(組),是從“一元”上升到“二元”,那么二元一次方程組的“代入法”和“加減法”的消元解法,實(shí)際上就是從“二元”回歸“一元”。換言之,就是把新的二元一次方程組化歸到舊的一元一次方程。轉(zhuǎn)化、化歸,這是數(shù)學(xué)的精華,把復(fù)雜的轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的,把新知識(shí)轉(zhuǎn)化為已經(jīng)學(xué)過(guò)的舊知識(shí)。由此可以看出,對(duì)于解三元一次方程組,可以先消去一元變成二元一次方程組,再消去一元變成一元一次方程。這樣對(duì)于解方程組的問(wèn)題,我們的思路就非常明確了,就是通過(guò)不斷地“消元”,從三元變成二元,從二元變成一元,最后化歸到最簡(jiǎn)單和最特殊的一元一次方程。那么,對(duì)于增加了次數(shù)的方程如何來(lái)解呢?聰明的你一定會(huì)想到,那就是“降次”。把高次的逐步降成低次,三次的降成二次,二次的降成一次,這樣,一個(gè)一元高次方程最后也化歸成最簡(jiǎn)單和最特殊的一元一次方程。
回顧已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的一元一次方程這章的內(nèi)容,我們分別學(xué)習(xí)了一元一次方程和解的定義、一元一次方程的解法、一元一次方程的應(yīng)用三大塊內(nèi)容?,F(xiàn)在再來(lái)看本章學(xué)習(xí)的軌跡就非常清晰了,首先我們學(xué)習(xí)了二元一次方程和解的定義,接著學(xué)習(xí)二元一次方程的解法,發(fā)現(xiàn)它的解有無(wú)數(shù)個(gè),具有不確定性,于是我們又學(xué)習(xí)二元一次方程組和解的定義,再學(xué)習(xí)二元一次方程組的消元解法,最后學(xué)習(xí)二元一次方程組的應(yīng)用。我們發(fā)現(xiàn)解法和應(yīng)用是每一個(gè)方程單元的重點(diǎn)核心內(nèi)容,尤其是在解方程的基礎(chǔ)上的方程應(yīng)用,是體現(xiàn)學(xué)以致用、數(shù)學(xué)價(jià)值的內(nèi)容,必須引起我們的高度重視。
方程是解決現(xiàn)實(shí)世界中具有數(shù)量相等關(guān)系的生活問(wèn)題的一個(gè)重要模型。一元一次方程重點(diǎn)解決具有一個(gè)等量關(guān)系的生活問(wèn)題,二元一次方程組重點(diǎn)解決具有兩個(gè)等量關(guān)系的生活問(wèn)題,其他方程以此類推。怎樣把實(shí)際問(wèn)題變成方程問(wèn)題呢?這就是數(shù)學(xué)中的方程建模。具體流程如下:把“實(shí)際問(wèn)題”變成一個(gè)“數(shù)學(xué)問(wèn)題”;把“數(shù)學(xué)問(wèn)題”變成一個(gè)“方程問(wèn)題”(一元一次方程或二元一次方程組);求出“方程(組)問(wèn)題的解”;檢驗(yàn)這個(gè)解是否符合實(shí)際問(wèn)題,進(jìn)而得到“實(shí)際問(wèn)題的解”,從而解決實(shí)際問(wèn)題。建立方程模型的標(biāo)志之一是實(shí)際問(wèn)題中必須含有數(shù)量的相等關(guān)系。當(dāng)然,如果出現(xiàn)的數(shù)量關(guān)系是不等關(guān)系,那就要用到我們接下來(lái)要學(xué)習(xí)的“不等式”的知識(shí)板塊了。
對(duì)于方程,我國(guó)古代很早就有人研究。方程這個(gè)名詞,最早見(jiàn)于我國(guó)古代算書《九章算術(shù)》。在公元前一世紀(jì)的時(shí)候已有多元方程組、一元二次方程及不定方程等幾種??梢?jiàn),對(duì)方程的研究從古到今從未停止過(guò)?,F(xiàn)在我們可以把方程看成是表達(dá)數(shù)量之間相等關(guān)系的“天平”,也可以把方程看成是“未知”中的“已知”。雖然我們?cè)跊](méi)有求解方程之前看到的是未知數(shù),但事實(shí)上,這個(gè)未知數(shù)是一個(gè)早就確定的已知數(shù)。在方程板塊知識(shí)中還有很多有趣、有用、有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,如費(fèi)馬大定理等,有志勇攀數(shù)學(xué)高峰的同學(xué)不妨去探究一番。