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初一奥数数学竞赛第四讲 一元一次方程
方程是中学数学中最重要的内容．最简单的方程是一元一次方程，它是进一步学习代数方程的基础，很多方程都可以通过变形化为一元一次方程来解决．本讲主要介绍一些解一元一次方程的基本方法和技巧．
用等号连结两个代数式的式子叫等式．如果给等式中的文字代以任何数值，等式都成立，这种等式叫恒等式．一个等式是否是恒等式是要通过证明来确定的．
如果给等式中的文字(未知数)代以某些值，等式成立，而代以其他的值，则等式不成立，这种等式叫作条件等式．条件等式也称为方程．使方程成立的未知数的值叫作方程的解．方程的解的集合，叫作方程的解集．解方程就是求出方程的解集．
只含有一个未知数(又称为一元)，且其次数是1的方程叫作一元一次方程．任何一个一元一次方程总可以化为ax=b(a≠0)的形式，这是一元一次方程的标准形式(最简形式)．
解一元一次方程的一般步骤：(1)去分母；(2)去括号；(3)移项；(4)合并同类项，化为最简形式ax=b；(5)方程两边同除以未知数的系数，得出方程的解．
一元一次方程ax=b的解由a，b的取值来确定：
(2)若a=0，且b=0，方程变为0·x=0，则方程有无数多个解；
(3)若a=0，且b≠0，方程变为0·x=b，则方程无解．
例1 解方程
解法1 从里到外逐级去括号．去小括号得
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去中括号得
去大括号得
解法2 按照分配律由外及里去括号．去大括号得
化简为
去中括号得
去小括号得
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例2 已知下面两个方程
3(x+2)=5x，① 4x-3(a-x)=6x-7(a-x) ②
有相同的解，试求a的值．
分析 本题解题思路是从方程①中求出x的值，代入方程②，求出a的值．
解 由方程①可求得3x-5x=-6，所以x=3．由已知，x=3也是方程②的解，根据方程解的定义，把x=3代入方程②时，应有
4×3-3(a-3)=6×3-7(a-3)， 7(a-3)-3(a-3)=18-12，
例3 已知方程2(x+1)=3(x-1)的解为a+2，求方程2[2(x+3)-3(x-a)]=3a的解．
解 由方程2(x+1)=3(x-1)解得x=5．由题设知a+2=5，所以a=3．于是有
2[2(x+3)-3(x-3)]=3×3，-2x=-21，
例4 解关于x的方程(mx-n)(m+n)=0．
分析 这个方程中未知数是x，m，n是可以取不同实数值的常数，因此需要讨论m，n取不同值时，方程解的情况．
解 把原方程化为
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m2x+mnx-mn-n2=0，
整理得 m(m+n)x=n(m+n)．
当m+n≠0，且m=0时，方程无解；
当m+n=0时，方程的解为一切实数．
说明 含有字母系数的方程，一定要注意字母的取值范围．解这类方程时，需要从方程有唯一解、无解、无数多个解三种情况进行讨论．
例5 解方程
(a+x-b)(a-b-x)=(a2-x)(b2+x)-a2b2．
分析 本题将方程中的括号去掉后产生x2项，但整理化简后，可以消去x2，也就是说，原方程实际上仍是一个一元一次方程．
解 将原方程整理化简得
(a-b)2-x2=a2b2+a2x-b2x-x2-a2b2，
即 (a2-b2)x=(a-b)2．
(1)当a2-b2≠0时，即a≠±b时，方程有唯一解
(2)当a2-b2=0时，即a=b或a=-b时，若a-b≠0，即a≠b，即a=-b时，方程无解；若a-b=0，即a=b，方程有无数多个解．
例6 已知(m2-1)x2-(m+1)x+8=0是关于x的一元一次方程，求代数式199(m+x)(x-2m)+m的值．
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解 因为(m2-1)x2-(m+1)x+8=0是关于x的一元一次方程，所以
m2-1=0，即m=±1．
(1)当m=1时，方程变为-2x+8=0，因此x=4，代数式的值为
199(1+4)(4-2×1)+1=1991；
(2)当m=-1时，原方程无解．
所以所求代数式的值为1991．
例7 已知关于x的方程a(2x-1)=3x-2无解，试求a的值．
解 将原方程变形为
2ax-a=3x-2，
即 (2a-3)x=a-2．
由已知该方程无解，所以
例8 k为何正数时，方程k2x-k2=2kx-5k的解是正数？
来确定：
(1)若b=0时，方程的解是零；反之，若方程ax=b的解是零，则b=0成立．
(2)若ab＞0时，则方程的解是正数；反之，若方程ax=b的解是正数，则ab＞0成立．
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(3)若ab＜0时，则方程的解是负数；反之，若方程ax=b的解是负数，则ab＜0成立．
解 按未知数x整理方程得
(k2-2k)x=k2-5k．
要使方程的解为正数，需要
(k2-2k)(k2-5k)＞0．
看不等式的左端
(k2-2k)(k2-5k)=k2(k-2)(k-5)．
因为k2≥0，所以只要k＞5或k＜2时上式大于零，所以当k＜2或k＞5时，原方程的解是正数，所以k＞5或0＜k＜2即为所求．
例9 若abc=1，解方程
解 因为abc=1，所以原方程可变形为
化简整理为
化简整理为
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说明 像这种带有附加条件的方程，求解时恰当地利用附加条件可使方程的求解过程大大简化．
例10 若a，b，c是正数，解方程
解法1 原方程两边乘以abc，得到方程
ab(x-a-b)+bc(x-b-c)+ac(x-c-a)=3abc．移项、合并同类项得
ab[x-(a+b+c)]+bc[x-(a+b+c)]
+ac[x-(a+b+c)]=0，
因此有
[x-(a+b+c)](ab+bc+ac)=0．
因为a＞0，b＞0，c＞0，所以ab+bc+ac≠0，所以
x-(a+b+c)=0，
即x=a+b+c为原方程的解．
解法2 将原方程右边的3移到左边变为-3，再拆为三个“-1”，并注意到
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其余两项做类似处理．
设m=a+b+c，则原方程变形为
所以
即
x-(a+b+c)=0．
所以x=a+b+c为原方程的解．
说明 注意观察，巧妙变形，是产生简单优美解法所不可缺少的基本功之一．
例11 设n为自然数，[x]表示不超过x的最大整数，解方程：
分析 要解此方程，必须先去掉[ ]，由于n是自然数，所以n与(n+1)
?，n[x]都是整数，所以x必是整数．
解 根据分析，x必为整数，即x=[x]，所以原方程化为
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合并同类项得
故有
所以x=n(n+1)为原方程的解．
例12 已知关于x的方程
且a为某些自然数时，方程的解为自然数，试求自然数a的最小值．
解 由原方程可解得
a最小，所以x应取x=160．所以
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所以满足题设的自然数a的最小值为2．
练习四
1．解下列方程：*
2．解下列关于x的方程： (1)a2(x-2)-3a=x+1；
4．当k取何值时，关于x的方程3(x+1)=5-kx，分别有：(1)正数解；(2)负数解；(3)不大于1的解．
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