小学数学不定方程解题全攻略:图解整数解求法:典型例题精讲
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2025-12-21
阿星的数学探险:破解“不定方程”的秘密
💡 阿星解密:为什么不定方程要找整数解?
想象一下,你去游乐园,用100元买两种票:一种是“海盗船票”(5元/张),一种是“旋转木马票”(3元/张)。你不能把票撕开买半张,只能买完整的整数张。那么,你各能买多少张呢?
这就是一个典型的不定方程问题!它的核心是:列出方程后,答案(票的张数)必须是整数,而且常常不止一组解。 阿星的策略就是:先列出方程,再利用“必须是整数”这个特性,像侦探一样,在有限的范围内把可能的答案一个个“筛”出来。
👀 看图说话:不定方程“整数解搜索器”
关键点拨:
图中的每一个绿点,都代表一种“刚好花光100元”的买票组合。我们的任务就是找到所有这样的绿点。为什么不能取线上的所有点?因为“票的张数”必须是整数这个隐形条件,把答案从一条连续的线,变成了线上有限的几个孤立的整数点。解题的关键一步,就是确定x(或y)的取值范围,然后在这个范围内枚举,看哪些整数代进去,能让另一个变量也是整数。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】游乐园问题:海盗船票5元,旋转木马票3元,小明用100元买了若干张这两种票,刚好把钱花完。请问有几种不同的购买方案?
阿星的显微镜
1. 设未知数列方程:设买了x张海盗船票,y张旋转木马票。
标准算式: \( 5x + 3y = 100 \)
2. 利用整数特性确定范围并枚举:
由方程得 \( y = (100 - 5x) \div 3 \)。
因为y必须是整数,所以(100-5x)必须能被3整除。
同时,x和y都不能是负数,所以 \( x \ge 0, y \ge 0 \)。
由 \( y \ge 0 \) 推出 \( 100 - 5x \ge 0 \),所以 \( x \le 20 \)。
于是,x的取值范围是0到20之间的整数。
3. 枚举与筛选:在这个范围内,检查哪些x能让(100-5x)是3的倍数。
x=2时,100-5×2=90,90÷3=30,符合。(2, 30)
x=5时,100-25=75,75÷3=25,符合。(5, 25)
x=8时,(100-40)=60,符合。(8, 20)
x=11时,(100-55)=45,符合。(11, 15)
x=14时,(100-70)=30,符合。(14, 10)
x=17时,(100-85)=15,符合。(17, 5)
x=20时,(100-100)=0,符合。(20, 0)
共7种方案。
【易错陷阱】如果题目条件改为“每种票至少买了1张”,其他条件不变。很多人会直接忽略这个条件,导致答案多算。
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:依然得出7种方案,忘记排除“某种票为0张”的情况。
图解陷阱:在上面的SVG图中,两个端点(20, 0)和(0, 33.3…)就是陷阱。(20,0)表示只买了20张海盗船票,木马票为0张,这不符合“每种至少1张”。(0,?)则因为y不是整数早已被排除,但有时其他题会出现类似的端点解。
正确思路:在母题找到的7组解中,去掉不满足“x≥1且y≥1”的解。我们发现(20,0)这组解中y=0,需要剔除。所以正确答案是6种方案。
【高手进阶】水果店卖苹果和橘子。苹果3元/个,橘子5元/个。小星妈妈给了小星50元,让他买这两种水果共15个。请问小星该怎么买?
思维迁移:这不再是简单的一个不定方程,而是方程组!但核心思想不变——找整数解。
1. 设苹果x个,橘子y个。
2. 根据题意列出两个方程:
\( x + y = 15 \) (总数方程)
\( 3x + 5y = 50 \) (总价方程)
3. 这可以直接用代入法解:由第一个方程得 \( x = 15 - y \),代入第二个方程:
\( 3(15 - y) + 5y = 50 \)
\( 45 - 3y + 5y = 50 \)
\( 2y = 5 \)
\( y = 2.5 \)
4. 发现y=2.5不是整数!这说明在“刚好花光50元”和“刚好买15个”这两个条件下,没有整数解。 所以,小星要么多/少花点钱,要么多/少买一个水果,才能实现。这道题引导我们思考:现实问题中,方程不一定有(整数)解,无解本身也是一个重要结论。
📝 阿星的定海神针(口诀):
整数解,像找宝,列出方程筛到老。
先看范围再枚举,隐含条件别忘掉。
🚀 举一反三:巩固练习
(基础复现)小明用27元买了单价分别为4元和5元的笔记本共6本。问他两种笔记本各买了几本?
(陷阱识别)老师将44颗糖分给大班小朋友。如果每个男生分3颗,每个女生分2颗,刚好分完。已知男生人数是偶数,请问男生、女生各有多少人?
(生活应用)一个两位数的十位数字比个位数字大3。如果将这个两位数的个位与十位数字对调,得到的新数比原数小27。求原来的两位数。
📚 答案与解析
【答案速查】
练习一:4元本3本,5元本3本。
练习二:男生8人,女生10人。(陷阱:男生人数是偶数,且人数必须为正整数)
练习三:原来的两位数是52。(设十位为a,个位为b,列方程:a - b = 3, (10b+a) = (10a+b) - 27,解出a=5,b=2)
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