【例 1】用代入法解二元一次方程组
$\begin{cases}3m - 2n = -13,①\\5m + 8n = 1.②\end{cases}$
$\begin{cases}3m - 2n = -13,①\\5m + 8n = 1.②\end{cases}$
答案
由方程①,得出用含$m$的代数式表示$n$:
$3m - 2n = -13 \implies 2n = 3m + 13 \implies n = \frac{3m + 13}{2} \quad ③$
将$③$代入方程$②$:
$5m + 8 ( \frac{3m + 13}{2} ) = 1$
$5m + 4(3m + 13) = 1$
$5m + 12m + 52 = 1$
$17m + 52 = 1$
$17m = -51$
$m = -3$
将$m = -3$代入$③$,求出$n$的值:
$n = \frac{3 × (-3) + 13}{2} = \frac{-9 + 13}{2} = \frac{4}{2} = 2$
因此,方程组的解为:
$\begin{cases} m = -3, \\ n = 2. \end{cases}$
$3m - 2n = -13 \implies 2n = 3m + 13 \implies n = \frac{3m + 13}{2} \quad ③$
将$③$代入方程$②$:
$5m + 8 ( \frac{3m + 13}{2} ) = 1$
$5m + 4(3m + 13) = 1$
$5m + 12m + 52 = 1$
$17m + 52 = 1$
$17m = -51$
$m = -3$
将$m = -3$代入$③$,求出$n$的值:
$n = \frac{3 × (-3) + 13}{2} = \frac{-9 + 13}{2} = \frac{4}{2} = 2$
因此,方程组的解为:
$\begin{cases} m = -3, \\ n = 2. \end{cases}$
【变式 1】用代入法解二元一次方程组
$\begin{cases}2(x - y) - 8 = 5(4x - 3y),\\\dfrac{2x - y}{3} = \dfrac{3}{5} - \dfrac{x + y}{5}.\end{cases}$
$\begin{cases}2(x - y) - 8 = 5(4x - 3y),\\\dfrac{2x - y}{3} = \dfrac{3}{5} - \dfrac{x + y}{5}.\end{cases}$
答案
1. 化简第一个方程:
$2(x - y) - 8 = 5(4x - 3y)$
展开得:$2x - 2y - 8 = 20x - 15y$
移项合并同类项:$-18x + 13y = 8$,即$18x - 13y = -8$ ①
2. 化简第二个方程:
$\frac{2x - y}{3} = \frac{3}{5} - \frac{x + y}{5}$
两边乘15去分母:$5(2x - y) = 9 - 3(x + y)$
展开得:$10x - 5y = 9 - 3x - 3y$
移项合并同类项:$13x - 2y = 9$ ②
3. 由②解出$y$:
$13x - 2y = 9 ⇒ 2y = 13x - 9 ⇒ y = \frac{13x - 9}{2}$ ③
4. 将③代入①:
$18x - 13 · \frac{13x - 9}{2} = -8$
两边乘2:$36x - 13(13x - 9) = -16$
展开得:$36x - 169x + 117 = -16$
合并同类项:$-133x = -133 ⇒ x = 1$
5. 将$x = 1$代入③:
$y = \frac{13 · 1 - 9}{2} = \frac{4}{2} = 2$
6. 方程组的解为:$\begin{cases} x = 1 \\ y = 2 \end{cases}$
$2(x - y) - 8 = 5(4x - 3y)$
展开得:$2x - 2y - 8 = 20x - 15y$
移项合并同类项:$-18x + 13y = 8$,即$18x - 13y = -8$ ①
2. 化简第二个方程:
$\frac{2x - y}{3} = \frac{3}{5} - \frac{x + y}{5}$
两边乘15去分母:$5(2x - y) = 9 - 3(x + y)$
展开得:$10x - 5y = 9 - 3x - 3y$
移项合并同类项:$13x - 2y = 9$ ②
3. 由②解出$y$:
$13x - 2y = 9 ⇒ 2y = 13x - 9 ⇒ y = \frac{13x - 9}{2}$ ③
4. 将③代入①:
$18x - 13 · \frac{13x - 9}{2} = -8$
两边乘2:$36x - 13(13x - 9) = -16$
展开得:$36x - 169x + 117 = -16$
合并同类项:$-133x = -133 ⇒ x = 1$
5. 将$x = 1$代入③:
$y = \frac{13 · 1 - 9}{2} = \frac{4}{2} = 2$
6. 方程组的解为:$\begin{cases} x = 1 \\ y = 2 \end{cases}$
【例 2】某超市把现有的 6 种售价为 11 元/kg 的奶糖和 6 种售价为 6 元/kg 的水果糖混合在一起,配成 100 kg 售价为 8 元/kg 的袋装糖,那么应该取奶糖、水果糖各多少千克?
答案
设应取奶糖 $x$ 千克,水果糖 $y$ 千克。
根据题意,列出以下方程组:
$\begin{cases}x + y = 100, \, \mathrm{(总重量为 100 kg)} \\11x + 6y = 8 × 100 .\, \mathrm{(总价格为 800 元)}\end{cases}$
由第一个方程 $x + y = 100$,解得 $y = 100 - x$。
将 $y = 100 - x$ 代入第二个方程 $11x + 6y = 800$,得到:
$11x + 6(100 - x) = 800$
$11x + 600 - 6x = 800$
$5x = 200$
$x = 40$
将 $x = 40$ 代入 $y = 100 - x$,得到 $y = 60$。
答:应取奶糖 $40$ 千克,水果糖 $60$ 千克。
根据题意,列出以下方程组:
$\begin{cases}x + y = 100, \, \mathrm{(总重量为 100 kg)} \\11x + 6y = 8 × 100 .\, \mathrm{(总价格为 800 元)}\end{cases}$
由第一个方程 $x + y = 100$,解得 $y = 100 - x$。
将 $y = 100 - x$ 代入第二个方程 $11x + 6y = 800$,得到:
$11x + 6(100 - x) = 800$
$11x + 600 - 6x = 800$
$5x = 200$
$x = 40$
将 $x = 40$ 代入 $y = 100 - x$,得到 $y = 60$。
答:应取奶糖 $40$ 千克,水果糖 $60$ 千克。
【变式 2】(数学文化)《算法统宗》中有一道题,其大意为:有一群人分银子,如果每人分七两,那么剩余四两;如果每人分九两,那么还差八两。这一群人共有人。
答案
6(人(题目已给出要填人数,故直接给出数字答案即可))
解析
设这一群人共有 $x$ 人。
根据题意,如果每人分7两,剩余4两,可以列出方程:
$7x + 4 = y$ (y为总银两数)。
如果每人分9两,还差8两,可以列出方程:
$9x - 8 = y$。
由于两个方程都等于总银两数 $y$,因此可以将它们设为等式:
$7x + 4 = 9x - 8$。
解这个方程,得到:
$2x = 12$,
$x = 6$。
所以,这一群人共有 6 人。
根据题意,如果每人分7两,剩余4两,可以列出方程:
$7x + 4 = y$ (y为总银两数)。
如果每人分9两,还差8两,可以列出方程:
$9x - 8 = y$。
由于两个方程都等于总银两数 $y$,因此可以将它们设为等式:
$7x + 4 = 9x - 8$。
解这个方程,得到:
$2x = 12$,
$x = 6$。
所以,这一群人共有 6 人。
【变式 3】有 48 支队共 520 名运动员参加篮球、排球比赛,其中每支篮球队 10 人,每支排球队 12 人,每名运动员只能参加一项比赛。问:篮球队、排球队各有多少支?
答案
设篮球队有$x$支,排球队有$y$支。
根据题意,可以列出以下方程组:
$\begin{cases}x + y = 48 \quad (1) \\10x + 12y = 520 \quad (2)\end{cases}$
由方程(1)得:
$y = 48 - x \quad (3)$
将方程(3)代入方程(2)中,得:
$10x + 12(48 - x) = 520$
展开并整理得:
$10x + 576 - 12x = 520$
$-2x = -56$
$x = 28$
将$x = 28$代入方程(3)中,得:
$y = 48 - 28$
$y = 20$
所以,方程组的解为:
$\begin{cases}x = 28 \\y = 20\end{cases}$
答:篮球队有28支,排球队有20支。
根据题意,可以列出以下方程组:
$\begin{cases}x + y = 48 \quad (1) \\10x + 12y = 520 \quad (2)\end{cases}$
由方程(1)得:
$y = 48 - x \quad (3)$
将方程(3)代入方程(2)中,得:
$10x + 12(48 - x) = 520$
展开并整理得:
$10x + 576 - 12x = 520$
$-2x = -56$
$x = 28$
将$x = 28$代入方程(3)中,得:
$y = 48 - 28$
$y = 20$
所以,方程组的解为:
$\begin{cases}x = 28 \\y = 20\end{cases}$
答:篮球队有28支,排球队有20支。
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