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“消元”为主线“转化”是关键

2021-06-17李建华

初中生世界·七年级 2021年6期
关键词:消元头牛日记本

李建华

方程(组)是刻画现实世界有效的数学模型,作为“方程家族”中的一员,二元一次方程(组)延伸和拓展了一元一次方程所学过的知识,在现实生活中有着广泛的应用,也是中考数学试题中的“常客”。在本章的学习过程中,我们不妨从中考的典型问题出发,抓住“消元”为主线,铭记“转化”是关键,以不变应万变,从而解决问题。接下来,就开始我们的探索之旅吧!

一、二元一次方程组的解法

例1 (2020·广西玉林)解方程组:[x-3y=-2,2x+y=3。]

【分析】观察方程组未知数的特征,不难发现两种解题思路:(1)用代入消元法,注意方程组中第1个方程中未知数x的系数为1,可用含y的代数式表示x,代入第2个方程消去x,得到一个关于未知数y的一元一次方程,从而可解;(2)用加减消元法,在第2个方程的两边同时乘3,与第1个方程相加,可以消去未知数y,得到一个含有未知数x的一元一次方程,从而可解。

解:(解法1)[x-3y=-2,①2x+y=3。      ②]

由①,得x=3y-2,③

把③代入②,得2(3y-2)+y=3,

解这个一元一次方程,得y=1,

把y=1代入③,得x=1,

所以原方程组的解为[x=1,y=1。]

(解法2)[x-3y=-2,①2x+y=3。      ②]

①+②×3,得7x=7,

解得x=1,

把x=1代入①,得y=1,

所以原方程组的解为[x=1,y=1。]

【点评】本题考查了二元一次方程组的常见解法(代入消元法与加减消元法),两种方法都可以达到“消元”的目的,转化为一元一次方程求解。我们在解这类问题时,应仔细观察,注意方程的特征,灵活运用所学方法消去未知数,以达到简化运算的目的。

例2 (2020·江苏南京)已知x、y满足方程组[x+3y=-1,2x+y=3,]则x+y的值为 。

【分析】[x+3y=-1,①2x+y=3。      ②]  ①+②×2得5x+5y=5,两边同除以5即可求得x+y=1。故答案为1。

【点评】本题考查了二元一次方程组的解法。除了利用常规解法,我们还可以根据方程组的特点,利用“整体思想”来解决本题,这也恰是本题的考查目的。

二、用二元一次方程(组)解决问题

例3 (2020·湖北黄石)我国传统数学名著《九章算术》记载:“今有牛五、羊二,直金十九两;牛二、羊五,直金十六两。问牛、羊各直金几何?”译文:“假设有5头牛、2只羊,值19两银子;2头牛、5只羊,值16两银子。问每头牛、每只羊分别值银子多少两?”根据以上译文,提出以下两个问题:

(1)求每头牛、每只羊各值多少两银子?

(2)若某商人准备用19两银子买牛和羊(要求既有牛也有羊,且银两须全部用完),请问商人有几种购买方法?列出所有的可能。

【分析】(1)设每头牛值x两银子,每只羊值y两银子,根据“5头牛、2只羊,值19两银子;2头牛、5只羊,值16两银子”,即可得出关于x、y的二元一次方程组,解之即可得出结论;

(2)可设购买a头牛,b只羊,根据买牛和羊用19两银子(要求既有牛也有羊,且银两须全部用完),列出方程,再根据求二元一次方程的整数解即可求解。

解:(1)设每头牛值x两银子,每只羊值y两银子。

根据题意,得[5x+2y=19,2x+5y=16,]解得[x=3,y=2。]

答:每頭牛值3两银子,每只羊值2两银子。

(2)设购买a头牛,b只羊。

依题意有3a+2b=19,b=[19-3a2]。

因为a、b都是正整数,所以,商人有3种购买方法:①购买1头牛,8只羊;②购买3头牛,5只羊;③购买5头牛,2只羊。

【点评】本题考查了二元一次方程(组)的应用,找出问题中的相等关系,正确列出二元一次方程(组)是解题的关键。本题源自数学名著《九章算术》,而在我国其他数学著作中也有很多关于二元一次方程(组)的应用问题,同学们可以查阅相关材料,了解我国古人对数学文化的贡献。

三、一次方程组的综合运用

例4 (2020·江苏扬州)阅读感悟:

有些关于方程组的问题,欲求的结果不是每一个未知数的值,而是关于未知数的代数式的值,如以下问题:

已知实数x、y满足3x-y=5①,2x+3y=7②,求x-4y和7x+5y的值。

本题常规思路是将①②两式联立组成方程组,解得x、y的值再代入欲求值的代数式得到答案,常规思路运算量比较大。其实,仔细观察两个方程未知数的系数之间的关系,本题还可以通过适当变形整体求得代数式的值,如由①-②可得x-4y=-2,由①+②×2可得7x+5y=19。这样的解题思想就是通常所说的“整体思想”。

解决问题:

(1)已知二元一次方程组[2x+y=7,x+2y=8,]则x-y=,x+y=;

(2)某班级组织活动购买小奖品,买20支铅笔、3块橡皮、2本日记本共需32元,买39支铅笔、5块橡皮、3本日记本共需58元,则购买5支铅笔、5块橡皮、5本日记本共需多少元?

(3)对于实数x、y,定义新运算:x*y=ax+by+c,其中a、b、c是常数,等式右边是通常的加法和乘法运算。已知3*5=15,4*7=28,那么1*1=。

【分析】(1)由[2x+y=7,①x+2y=8,②]利用①-②可得出x-y的值,利用(①+②)÷3可得出x+y的值;

(2)设铅笔的单价为m元,橡皮的单价为n元,日记本的单价为p元,根据“买20支铅笔、3块橡皮、2本日记本共需32元,买39支铅笔、5块橡皮、3本日记本共需58元”,即可得出关于m,n,p的三元一次方程组,可得m+n+p的值,再乘5即可求出结论;

(3)根据新运算的定义可得出关于a,b,c的三元一次方程组,可得出a+b+c的值,即1*1的值。

解:(1)[2x+y=7,①x+2y=8,②]

由①-②,得x-y=-1,

由(①+②)÷3,得x+y=5。

故答案为-1,5。

(2)设铅笔的单价为m元,橡皮的单价为n元,日记本的单价为p元,

根据题意,得[20m+3n+2p=32,①39m+5n+3p=58,②]

由2×①-②,可得m+n+p=6,

∴5m+5n+5p=5×6=30。

答:购买5支铅笔、5块橡皮、5本日记本共需30元。

(3)根据题意,得[3a+5b+c=15,①4a+7b+c=28,②]

由3×①-2×②,得a+b+c=-11,

即1*1=-11。

故答案为-11。

【点评】本题考查了一次方程组的综合应用,解题的关键是运用“整体思想”求解。本题的第(3)问要利用新定义列出方程组,为解决问题增加了难度,但万变不离其宗,同学们只要紧紧抓住问题的本质,选对解法,便能以不变应万变。

(作者单位:江苏省盐城市毓龙路实验学校)

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