秒懂聯立方程式(Simultaneous Equations)| 附必入聯立方程program!

聯立方程(Simultaneous Equations)是數學DSE必修課題,除了要將二元一次方程聯立得出兩個項數解,部分進階題目更要求同學更將概念應用到三元一次方程,再得出三個項數解,今次 UNI+為大家整合出最詳細的聯立方程投巧,幫你輕鬆奪星!

二元一次聯立方程式(Simultaneous Linear Equations)

「二元一次聯立方程式」是指有兩個未知數(例如:𝑥和𝑦),而且每條方程式都是一次方程(次方不大於1),我們要將兩條方程並列並找出兩個未知數的解,而數學上會用「 { 」來表示二元一次聯立方程式,以下是題目例子:

聯立方程例子: 2 𝑥 + 𝑦 = 10 2x+y=10 與  6 𝑥 − 𝑦 = 6

解二元一次聯立方程式(Simultaneous Linear Equations Solver)

代入消去法

「代入消去法」,是將其中一條方程的一個未知數用含另一個未知數的式子表示,再代入另一個方程,這樣就剩下一個未知數,就可以求得這個二元一次方程組的解,以下是常見例子:

解下列二元一次聯立方程式:

3x + 2y = 12

x − y = 1

解 :

3x + 2y = 12 …………(1)

x − y = 1 …………(2)

由(2)可得 x =1 + y 將其代入(1),我們可得:

3(1 + y )+2 y =12

3 + 3 y +2 y =12

5 y =12 - 3

y = 1.8

將 y =1.8 代入(2),我們可得: x - (1.8) = 1

x =2.8

故 x =2.8 , y =1.8 為二元聯立方程組的解。

加減消去法

加減消去法是透過加法、減法、乘除法,令兩條方程式其中一個未知數的係數相同,然後把其中一個未知數「消去」,再求出另一個未知數,以下是是常見例子:

解下列各二元一次聯立方程式:

2x + y = 10

6x - y = 6

解 :

2x + y = 10 …………(1)

6x - y = 6 …………(2)

將 (1) 和 (2) 相加,可得:

(2x + y) + (6x − y) = 10 + 6

8x = 16

x = 2

再將 x = 2 代入 (1) ,可得:

2 (2) + y = 10

y = 6

故 x = 2, y = 6 為二元聯立方程組的解。

代入消去法和加減消去法哪個解法比較好?

觀察題型的時候,如果可以很明顯的觀察到 x = ? 或者 y = ? 時,那就可以使用代入消去法來解決這個題型;而如果兩個方程式的未知數的係數,是相同數字或相反數,這個時候使用加減消去法會比較好。

代入消去法 加減消去法
✅ 可以清楚地知道 x = ? 或 y = ?
✅ 未知數的係數為 1 時,較推薦使用
✅ 兩個方程式的係數,是相同數字或相反數
✅ 係數不為 1,且數字不大

三元一次方程(linear equation with three unknowns)

圓方程三點求圓(Equation of Circle from 3 Points)

圓形方程的基本式為x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0,然而如果要透過三點計算圓方程,就需要用到標準式:(x - a)2 + ( y - b )2 = r2

當中 x 同 y 為圓心嘅 x 座標 及 y 座標,a 同 b 為圓線上任意一點的 x 座標 及 y 座標,r 就是圓線上任意一點與圓心之間的距離,亦即半徑。

【例子】:

圓經過三點 (2,0),(0,1) 及 (0,4),求圓心, 半徑及圓的方程。

解 :

要解這個問題,我們可以使用圓的標準方程式 (x-a)2 + (y-b)2 = r2,其中 (x,y) 是圓心的坐標,(r) 是半徑。我們將這三個點分別代入方程式,然後解聯立方程組來找到 (x)、(y) 和 (r)。

給定的點是 (2,0),(0,1),和 (0,4)。代入這些點,我們得到三個方程:

1. 將 (2,0) 代入方程式得到 (x-2)2 + (y-0)2 = r2

2. 將 (0,1) 代入方程式得到 (x-0)2 + (y-1)2 = r2

3. 將 (0,4) 代入方程式得到 (x-0)2 + (y-4)2 = r2

接下來,我們將這三個方程簡化並解聯立方程組。

1. (x-2)2 + (y-0)2 = r2 變為 x2 + 4 - 4x + y2 = r2

2. (x-0)2 + (y-1)2 = r2 變為 x2 + 1 - 2y + y2 = r2

3. (x-0)2 + (y-4)2 = r2 變為 x2 + 16 - 8y + y2 = r2

現在我們解這個方程組找到 (x)、(y) 和 (r)。

首先,我們可以用 Equation 2 減去 Equation 1,消去 r2:

(x2 + 1 - 2y + y2) - (x2 + 4 - 4x + y2) = 0

簡化為: 4a - 2b = 3…………(4)

接下來,我們可以用 Equation 3 減去 Equation 2,同樣消去 r2:

(x2 + 16 - 8y + y2) - (x2 + 1 - 2y + y2) = 0

簡化為: 6b = 15…………(5)

解這個聯立方程組,得到 (x = 2) 和 (y = 2.5)。

最後,將 (x) 和 (y) 的值代入其中一個方程,例如 Equation 1:

22 + 4 - 4(2) + (2.5)2 = r2

得到 (r2 = 6.25),解得 (r = 2.5)。

因此,圓心是 (2, 2.5),半徑是 (2.5),圓的方程是 (x-2)2 + (y-2.5)2 = 6.25。

*注:一般式為 x2 − 4x + y2 − 5y + 4 = 0

聯立方程 program((二元一次方程)

步驟1. 先在 Mode 選擇中選擇 Mode 1

步驟2. 輸入相應數字到計數機中:

?→A:?→B:?→C:?→D:?→X:?→Y:(YB—CX)÷(DB—AX→X」B-1(C—AAns→Y

例子

{ 2x + y = 10

{ 6x - y = 6

計數機輸入:2,1,10,6,-1,6

答案: x=2, y=6

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