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初一数学竞赛系列讲座(8) 解一次方程(组)与一次不等式(组)

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初一数学竞赛系列讲座(8)

解一次方程(组)与一次不等式(组)

一、知识要点

1、一元一次方程

方程中或者不含分母,或者分母中不含未知数,将它们经过去分母、去括号、移项、合并同类项等变形后,能化为最简形式ax=b(a≠0),它只含有一个未知数,并且未知数的次数是1,系数不等于0,我们把这一类方程叫做一元一次方程。

解一元一次方程的一般步骤是:分母、去括号、移项、合并同类项、系数化成1。 2、方程ax=b(a、b为常数)的解的情形 当a≠0时,方程ax=b有唯一解x?ba

当a=0,b=0时,方程ax=b有无数多个解,即方程的解为任何有理数。 当a=0,b≠0时,方程ax=b无解。 3、一次方程组

解一次方程组的基本思想是“消元”,常用方法有“代入消元法”和“加减消元法” 4、不定方程

不定方程(组)是指未知数的个数多于方程个数的方程(组)。它的解往往有无穷多个,不能唯一确定,对于不定方程(组),我们常常限定只求整数解或正整数解。

定理:若整系数不定方程ax+by=c (a、b互质)有一组整数解为x0,y0,则此方程的全部?x?x0?kb (这里k为任意整数) 整数解可表示为:?y?y?ka0?5、一次不等式(组)

只含一个未知数,而且未知数的最高次数是1的不等式称为一元一次不等式,它的一

般形式是ax>b或ax

(1) 反身性 如果a>b,那么b

(2) 传递性 如果a>b,b>c,那么a>c (3) 平移性 如果a>b,那么a+c>b+c (4) 伸缩性 如果a>b,c>0,那么ac>bc

如果a>b,c<0,那么ac

不等式的同解原理1:不等式的两边都加上(或减去)同一个数或同一个整式,所得的不等式与原不等式是同解不等式。

不等式的同解原理2:不等式的两边都乘以(或除以)同一个正数,所得的不等式与原不等式是同解不等式。

不等式的同解原理3:不等式的两边都乘以(或除以)同一个负数,并把不等号改变方向后,所得的不等式与原不等式是同解不等式。 二、例题精讲

例1 解方程 3?x?1??13?x?1??2?x?1???x?1?

21分析:按常规去括号整理后再解,显然较繁,通过观察发现方程中只含有(x+1)、(x-1)

项,因而可将(x+1)、(x-1)看作整体,先进行移项合并,则能化繁为简。

解:移项,得3?x?1??合并,得

72121?x?1??2?x?1???x?1?

373?x?1???x?1?

去括号,移项,可解得 x= -5 评注:本题是整体处理思想的应用。

例2 解关于x的方程

m3?x?n??3414?x?m?

4mn?3m4m?3解:原方程整理得:(4m-3)x=4mn-3m 故 当4m-3≠0时,即m? 当4m-3=0时,即m? 此时,若n? 若n? 综上所述,当m? 当m? 当m?343434时,x?

94,

理数

时,方程为 0?x?3n?,则方程为 0?x?0,故方程的解为任何有,显然方程无解,时,x?,n?,n?3434 ;

数;

3434344mn?3m4m?3时,方程解为任何有理时,方程无解。

评注:含参方程必须对参数进行讨论。

?16x?3y?3z?10 (1)yz?x???? (1)例3 解方程组 (1) ?2 (2) ?3x?16y?3z?14 (2) 34??3x?3y?16z?20 (3)?4x?3y?4z?5 (2)?分析:第一个方程组的(1)式是一个连比式,对于连比式常用连比设k法来解决。

第二个方程组的各式系数较大,直接用代入消元或加减消元比较繁,观察这个方

程组的特点,将三式相加可得x+y+z,然后再用三式去分别减可得x、y、z的值。

解:(1)设

x2?y3?z4?k,则x?2k,y?3k,z?4k,代入(2)得k=5

∴x=10,y=15,z=20 ?x?10? ∴原方程组的解为?y?15

?z?20?(2) (1)+(2)+(3)得22 (x+y+z)=44,所以x+y+z=2 所以3 (x+y+z)=6 (4)

(1)-(4)得13x=4,则x= (2)-(4)得13y=8,则y=

4138131413

(3)-(4)得13z=14,则z=

4?x??13?8?所以原方程组的解为?y?

13??z?14?13?评注:解方程组时,应对方程组的整体结构进行分析,从整体上把握解题方向。

例4 已知关于x,y的二元一次方程 (a-1) x+(a+2) y+5-2a=0,当a每取一个值时就有一个方程,而这些方程有一个公共解。你能求出这个公共解,并证明对任何a值它都能使方程成立吗?

分析1:将已知方程按a整理得(x+y-2)a=x-2y-5,要使这些方程有一个公共解,说明这个解与a的取值无关,所以只须a的系数x+y-2=0即可。

解法1:将方程按a整理得:(x+y-2)a=x-2y-5, ∵这个关于a的方程有无穷多个解,所以有 ?x?y?2?0?x?3,解得? ?

x?2y?5?0y??1???x?3 由于x、y的值与a的取值无关,所以对于任何的a值,方程组有公共解?

y??1?分析2:分别取a=1和-2得方程3y+3=0和-3x+9=0,因a取不同的值,所得方程有一个公共解,所以这个公共解就是方程组?解法2:令a=1,得:3y+3=0 令a= -2,得:-3x+9=0 解方程组??3y?3?0??3x?9?0?3y?3?0??3x?9?0的解。

得??x?3?y??1,则??x?3?y??1就是所求的公共解。

将x=3,y= -1代入(a-1) x+(a+2) y+5-2a=0得:3 (a-1) -(a+2) +5-2a=0

整理得0?a=0,说明无论a取什么值,方程总是成立。

评注:本题两种解法,第一种是将已知方程整理成关于a的形式,通过解与a无关,得

出关于x、y的方程组,从而求出公共解。第二种是先探求公共解,再证明这个解与a无关。这两种解法的思路正好相反。

例5 求不定方程4x+y=3xy的一切整数解

解:由原方程得:x?y3y?4,则3x?3y3y?4?1?543y?4823

∵x是整数,∴3y-4=±1,±2,±4,由此得y=,2,,1,,0

33 取整数解y=2,1,0,对应的x=1,-1,0

??x?1?x??1?x?0 所以方程的整数解为? ,,??y?2y?1y?0????评注:本题是用数的整除性来求不定方程的整数解。

例6 求方程123x+57y=531的全部正整数解 解:方程两边同除以3得:41x+19y=177 所以 y?177?41x1919?9?2x?6?3x19

∵x、y是整数,∴

6?3x也是整数,取x=2得y=5

?x?2?19k?y?5?41k ∴方程123x+57y=531的整数解为:??2?19k?0?5?41k?0 (k为任意整数)

由? 得:-219?k?541 即k?0

因此方程123x+57y=531只有一组整数解??x?2?y?5

评注:本题是通过先探求一个特解,由特解写出通解,再由通解求出整数解,这是求不定方程整数解的一般步骤。

例7 小明玩套圈游戏,套中小鸡一次得9分,套中小猴得5分,套中小狗得2分。小明共套10次,每次都套中了,每个小玩具都至少被套中一次。小明套10次共得61分。问:小鸡至少被套中几次?(第四届华杯赛初赛试题)

分析:设出未知数,列出不定方程,然后求不定方程的正整数解。 解:设套中小鸡x次,套中小猴y次,套中小狗z次,根据题意得 ???9x?5y?2z?61x?y?z?10 我们求这个方程组的正整数解。

41?7x3 消去z得:7x+3y=41,于是y? 则x< y?417

,从而x的值只能是1,2,3,4,5

?13?2x?2?x341?7x3

由于y是整数,所以2-x必须是3的倍数,∴x=2,5

当x=2时,y=9,z= -1不是正整数;当x=5时,y=2,z= 3是本题的解。 答:小鸡至少被套中5次。

22

例8 解不等式:(1) (2x+1)-7<(x+m)+3x (x-1) (2) x?4?2x?3?1 解:(1) 原不等式可化为:(7-2m) x

7272 即7-2m>0时,解为x<

m?67?2mm?67?2m1422

当m> 即7-2m<0时,解为x>

72

当m=

即7-2m=0,m2+6=184和32时,解为一切实数。

x的取值范围x?4与2x?3的零点分别是,由 零点分段法,可把 (2)

分为三段:x?

33;?x?4;x?422 当x? 当

3232时,原不等式可化为 -x+4+2x-3≤1,解得x≤0

?x?4时,原不等式可化为-x+4-2x+3≤1,解得x≥2

所以,原不等式的解为2≤x≤4

当x>4时,原不等式可化为x-4-2x+3≤1,解得x≥-2

所以,原不等式的解为x>4

综上所述,原不等式的解集为x≤0 或x≥2

评注:1、解含参不等式,一定要注意讨论未知数的系数,分大于0、小于0、等于0

三种情况讨论。

2、解含绝对值的不等式,常用零点分段法将绝对值去掉再求解。

例9 已知m、n为实数,若不等式(2m-n) x+3m-4n<0的解集为x? (m-4n) x+2m-3n>0 的解。

解:由(2m-n) x+3m-4n<0得:(2m-n) x<4n-3m,

?2m?n?0 (1)?4因为它的解集为x?,所以有?4n?3m ? (2)9?9?2m?n7由(2)得 n?m代入(1)得 m<0

875m5mx?把n?m代入(m-4n) x+2m-3n>0得 ?

8281∵m<0 ∴x??

4449,求不等式

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