小白救星!三步搞定“二元一次方程组”:用“变二为一”魔法降维打击数学难题:典型例题精讲
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2025-12-20
二元一次方程组解题指南:用“变二为一”思维降维打击数学难题
💡 阿星起步:二元一次方程组 的底层逻辑
想象一下,你走进一家奶茶店,看到这样一个优惠活动:“一杯珍珠奶茶加一杯布丁奶茶,总共38元;而且,一杯珍珠奶茶比一杯布丁奶茶贵4元。” 你现在想知道每杯奶茶单独的价格。
你的大脑可能会开始“试数”:布丁奶茶10元?那珍珠就是14元,加起来24元,不对...太慢了!
这时候,二元一次方程组就是你的超级武器。它的本质,就是把两个互相牵连的条件打包在一起,同时求解。
我们设:珍珠奶茶价格为 \( x \) 元,布丁奶茶价格为 \( y \) 元。
根据条件,我们就能写出两个方程:
1. 两杯总价: \( x + y = 38 \)
2. 价格关系: \( x - y = 4 \)
看,这就是一个“二元一次方程组”。它“二元”,是因为有 \( x \) 和 \( y \) 两个未知数;它“一次”,是因为未知数都像 \( x, y \) 这样,头上没平方,是最简单的一次方。
那怎么解呢?核心思想就是我们的隐喻:【变二为一】。两个未知数搅在一起太复杂,我们的目标是把它们拆开,逐个击破。最直接的方法——代入消元法:从其中一个方程里,把 \( y \) 用 \( x \) 表示出来(比如 \( y = x - 4 \)),然后把这个关系“代入”到另一个方程里。这样,第二个方程里就只剩下 \( x \) 一个未知数了!一个只关于 \( x \) 的一元方程,你肯定能解。求出 \( x \) 后,再返回来求 \( y \)。
所以,解方程组的全过程,就是一个“降维”过程:把复杂的二元问题,先转化为你熟悉的一元问题来解决。 下面,我们通过三级跳,把这个思维变成你的本能。
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】请解方程组:
\[ \begin{cases} y = 2x - 1 & \text{(1)} \\ 3x + y = 9 & \text{(2)} \end{cases} \]
阿星拆解:这题已经贴心地把“变二为一”的第一步给我们做好了!方程(1)直接告诉了我们 \( y \) 和 \( x \) 的关系:\( y = 2x - 1 \)。那我们直接“代入”方程(2)即可。
第一步:代入。 把方程(1)的 \( y = 2x - 1 \),整体代入方程(2)中的 \( y \):
\[ 3x + \mathbf{(2x - 1)} = 9 \]
看,方程(2)瞬间“变身”为一个只关于 \( x \) 的一元方程!
第二步:解一元方程。 合并同类项,求解 \( x \)。
\[ 3x + 2x - 1 = 9 \]
\[ 5x - 1 = 9 \quad \text{(把常数项 -1 移到右边)} \]
\[ 5x = 9 + 1 \]
\[ 5x = 10 \]
\[ x = 2 \quad \text{(两边同时除以5)} \]
第三步:回代求 y。 我们已经知道 \( x = 2 \),把它代入到关系最简单的方程里,通常就是最初那个 \( y = 2x - 1 \)。
\[ y = 2 \times 2 - 1 = 4 - 1 = 3 \]
第四步:写出答案。 所以这个方程组的解是:
\[ \begin{cases} x = 2 \\ y = 3 \end{cases} \]
【进阶例题】请解方程组:
\[ \begin{cases} 2x + y = 5 & \text{(1)} \\ x - 3y = 6 & \text{(2)} \end{cases} \]
阿星敲黑板:这题的“陷阱”在于,两个方程都没有直接给出像 \( y = ... \) 这样现成的关系。但这根本不算陷阱,只是多了一步“准备工作”。我们主动选择一个方程,把一个未知数用另一个表示出来即可。通常选系数简单的。
我们选择方程(1)来“变二为一”,因为它里面 \( y \) 的系数是1,最容易处理。
第一步:准备工作(用一个字母表示另一个)。 从方程(1) \( 2x + y = 5 \) 出发,把 \( y \) 用 \( x \) 表示出来。
\[ 2x + y = 5 \]
\[ y = 5 - 2x \quad \text{(把 \( 2x \) 移到等号右边)} \]
现在,我们得到了关系式: \( y = 5 - 2x \)。
第二步:代入。 把这个关系式代入方程(2)中的 \( y \):
\[ x - 3 \times \mathbf{(5 - 2x)} = 6 \]
第三步:解一元方程。 注意!代入后是一个带括号的方程,要小心计算。
\[ x - 15 + 6x = 6 \quad \text{(运用乘法分配律:\( -3 \times (5 - 2x) = -15 + 6x \))} \]
\[ (x + 6x) - 15 = 6 \quad \text{(合并含有 \( x \) 的项)} \]
\[ 7x - 15 = 6 \]
\[ 7x = 6 + 15 \]
\[ 7x = 21 \]
\[ x = 3 \]
第四步:回代求 y。 将 \( x = 3 \) 代入我们准备的关系式 \( y = 5 - 2x \):
\[ y = 5 - 2 \times 3 = 5 - 6 = -1 \]
第五步:写出答案。
\[ \begin{cases} x = 3 \\ y = -1 \end{cases} \]
【拔高例题】小星买文具,买了3支笔和2个笔记本,花了23元;小辰买了同款1支笔和4个笔记本,花了25元。求每支笔和每个笔记本的单价。
思维迁移:看,题目换了个“买文具”的马甲!但只要你抓住“两个未知数,两个条件”这个核心,就能瞬间看透它的本质——还是一个二元一次方程组。
第一步:设未知数。 这是把文字“翻译”成数学方程的关键。
设每支笔 \( x \) 元,每个笔记本 \( y \) 元。
第二步:列方程。
根据“小星买3支笔和2个笔记本,花23元”: \( 3x + 2y = 23 \)
根据“小辰买1支笔和4个笔记本,花25元”: \( x + 4y = 25 \)
得到方程组:
\[ \begin{cases} 3x + 2y = 23 & \text{(1)} \\ x + 4y = 25 & \text{(2)} \end{cases} \]
第三步:运用“变二为一”大法解题。 观察两个方程,方程(2)中 \( x \) 的系数是1,用它来表示 \( x \) 最方便。
由方程(2)得: \( x = 25 - 4y \)
代入方程(1): \( 3 \times \mathbf{(25 - 4y)} + 2y = 23 \)
解这个一元方程:
\[ 75 - 12y + 2y = 23 \]
\[ 75 - 10y = 23 \]
\[ -10y = 23 - 75 \]
\[ -10y = -52 \]
\[ y = 5.2 \quad \text{(两边同时除以 -10)} \]
回代求 \( x \): \( x = 25 - 4 \times 5.2 = 25 - 20.8 = 4.2 \)
第四步:回归问题,写出答案。
所以,每支笔 \( 4.2 \) 元,每个笔记本 \( 5.2 \) 元。
看,虽然场景变成了购物,但我们的解题“原型”丝毫未变:【寻找关系 → 代入消元 → 降维求解】。
📝 阿星必背口诀:
遇见二元不要慌,代入消元是良方。
先从一个变关系,再入另一个替了它。
解出一元再回代,答案配对写周详。
🚀 举一反三:变式挑战
解方程组:\[ \begin{cases} y = 5 - x \\ 2x - 3y = 1 \end{cases} \] (对应入门题,巩固流程)
已知方程组 \[ \begin{cases} 2x + y = m \\ x - y = 1 \end{cases} \] 的解是 \( x = 3, y = n \)。求 \( m \) 和 \( n \) 的值。(已知解反推参数)
一个两位数的十位数字是 \( x \),个位数字是 \( y \)。将这个两位数的个位与十位对调,得到的新数比原数大36;且原数的两倍比新数小9。求这个两位数。(应用到数字问题,稍加拔高)
解析与答案
【详尽解析】
变式一:
直接代入:\( 2x - 3(5 - x) = 1 \)
解得:\( 2x - 15 + 3x = 1 \) → \( 5x = 16 \) → \( x = \frac{16}{5} = 3.2 \)
回代:\( y = 5 - 3.2 = 1.8 \)
答案:\[ \begin{cases} x = 3.2 \\ y = 1.8 \end{cases} \]
变式二:
核心提示:方程组的解 \( (x=3, y=n) \) 必须同时满足两个方程。
将 \( x=3 \) 代入 \( x - y = 1 \): \( 3 - n = 1 \) → \( n = 2 \)
再将 \( x=3, y=2 \) 代入 \( 2x + y = m \): \( 2\times3 + 2 = m \) → \( m = 8 \)
答案:\( m = 8, n = 2 \)
变式三:
核心提示:两位数 = 10×十位 + 个位。原数是 \( 10x + y \),新数是 \( 10y + x \)。
根据条件列方程:
1. 新数比原数大36: \( (10y + x) - (10x + y) = 36 \)
2. 原数两倍比新数小9: \( (10y + x) - 2(10x + y) = 9 \)
化简得方程组:\[ \begin{cases} -9x + 9y = 36 \\ -19x + 8y = 9 \end{cases} \]
化简第一个方程(两边除以9): \( -x + y = 4 \) → \( y = x + 4 \)
代入第二个方程求解即可。最终解得 \( x = 1, y = 5 \)。
答案:这个两位数是 15。
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