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附加数学 · 方程组

一条线性加一条非线性方程

一条是直线,另一条带平方,平常的消元法用不上。

一条方程是线性的,另一条含有平方项或 xy 乘积时,就用代入法。先把线性方程化成某个未知数的表达式,代入另一条,再解得到的二次方程。

这一课属于联立方程单元。过程需要用到二次方程的因式分解,如果觉得慢,可以先复习那一部分。

步骤是什么?

  1. 整理线性方程,让 y(或 x)单独在一边。
  2. 代入非线性方程,代入的式子要加括号。
  3. 展开并合并同类项,写成等于零的二次方程。
  4. 解出第一个未知数,通常有两个值。
  5. 回到线性方程求出每个值对应的另一个值,再检验两条方程。

例题一:圆与直线

解 x + y = 5 和 x² + y² = 13。

由线性方程得 y = 5 − x。代入:x² + (5 − x)² = 13。

展开:x² + 25 − 10x + x² = 13,所以 2x² − 10x + 12 = 0,化简为 x² − 5x + 6 = 0,因式分解得 (x − 2)(x − 3) = 0。

所以 x = 2 或 x = 3。当 x = 2,y = 3;当 x = 3,y = 2。答案是 (2, 3) 和 (3, 2)。检验 (3, 2):3 + 2 = 5,9 + 4 = 13。

例题二:乘积与分数根

解 y = 2x − 1 和 xy = 15。

代入:x(2x − 1) = 15,所以 2x² − x − 15 = 0,因式分解得 (2x + 5)(x − 3) = 0。

所以 x = 3 或 x = −5/2(即 −2.5)。对应的 y 分别是 2(3) − 1 = 5 和 2(−5/2) − 1 = −6。答案是 (3, 5) 和 (−2.5, −6)。

检验第二组:xy = (−2.5)(−6) = 15,而 2(−2.5) − (−6) = 1,成立。负数的那一组看起来怪,但它是有效的解。

会丢分的错误

常见的失误是把 (5 − x)² 展开成 25 − x² 或 25 + x²,漏掉了中间项 −10x。二次方程的系数就会错,根也跟着错。

步骤 错误 正确
展开 (5 − x)² 25 − x² 25 − 10x + x²
合并 x² + 25 − x² = 13,x² 消失了 2x² − 10x + 12 = 0
结果 没有二次方程可解 x = 2 或 3

如果展开后 x² 项全部抵消,就要停下来。这类题代入后应该得到二次方程,请重新检查展开。

自我检查

解 x − y = 2 和 x² + y² = 10。

答案

由第一条得 x = y + 2,所以 (y + 2)² + y² = 10,即 2y² + 4y − 6 = 0,化简为 y² + 2y − 3 = 0。因式分解 (y + 3)(y − 1) = 0,所以 y = 1 或 y = −3。

对应的 x 分别是 3 和 −1。答案是 (3, 1) 和 (−1, −3)。检验 (−1, −3):−1 − (−3) = 2,1 + 9 = 10。

接下来学什么

下一课学怎样挑最快的方法:选择代入法或消元法。再看什么时候要舍去某个答案:在应用题中舍去不合理的解。

想让老师陪你练习,可以看线上一对一附加数学补习。

常见问题

应该用哪一个未知数来代入?

先把线性方程整理成某个未知数等于一个式子,再把它代入非线性方程。挑选代入后最简单的那个,最好是没有分数的。

为什么会得到两组答案?

代入之后得到的是二次方程,它可以有两个根。每个根都要回到线性方程求出对应的另一个值,所以答案是两个坐标对。

二次方程不能因式分解怎么办?

用二次公式。根先保留根号的形式,到最后一步才四舍五入。

怎样知道每组答案是对的?

把每组答案代入非线性方程,也代入线性方程。如果只满足线性方程,多半是把 x 和 y 配错了对。

如果代入后的二次方程总是算错,一对一的老师可以陪你逐行检查展开的每一步,直到不再出错。

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