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2021学年第二章 等式与不等式2.1 等式2.1.3 方程组的解集学案设计
展开2.1.3 方程组的解集
学习目标 1.会用代入法解二元一次方程组和三元一次方程组.2.掌握二元二次方程组的解法.3.能够根据具体的数量关系,列出一次方程组解决简单的实际问题.
导语
我国古代数学著作《张丘建算经》中记载百鸡问题:“今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一.凡百钱,买鸡百只,问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何?”如果设鸡翁、鸡母、鸡雏个数分别为x,y,z,且x,y,z为自然数,则当z=81时,我们如何求x,y的值呢?这节课我们一起研究方程组的解集问题.
一、一次方程组的解集
问题1 如果有一方程组为
那么适合方程①吗?适合方程②吗?
提示 均适合,并且{(x,y)|x=8,y=11}为两方程解集的交集.
问题2 如何求方程组的解集呢?三元一次方程组呢?
提示 可以通过消元法求解.
知识梳理
方程组的解集的概念
一般地,将多个方程联立,就能得到方程组.方程组中,由每个方程的解集得到的交集称为这个方程组的解集
方程组的解集的解法
求方程组解集的过程要不断应用等式的性质,常用的方法是消元法
注意点:
1.消元法包括加减消元法和代入消元法.
2.解多元方程组关键是“消元”,解高次方程组关键是“降次”.
3.当方程组中未知数的个数大于方程的个数时,方程组的解集可能含有无穷多个元素.此时,如果将其中一些未知数看成常数,那么其他未知数往往能用这些未知数表示出来.
例1 求下列方程组的解集:
(1)
(2)
解 (1)已知
由①得x=2y+1,③
把③代入②,得2y+1+3y=6,
解得y=1.把y=1代入③得x=3,
所以原方程组的解为
所以原方程组的解集为{(3,1)}.
(2)已知方程组
①+②,得5x-z=14.
①+③,得4x+3z=15.
解方程组得
把x=3,z=1代入③,得y=8.
所以原方程组的解集为{(3,8,1)}.
反思感悟 (1)解方程组的最主要方法是代入消元法和加减消元法.
(2)解三元一次方程组在确定消去哪个未知数时,要从整体考虑,一般选择消去可以使计算量相对较小的未知数;消去的未知数一定是同一未知数.
跟踪训练1 求方程组的解集.
解 已知方程组
①-②×2,得5y-3z=8,④
③-②,得3y-3z=6,⑤
由④⑤组成二元一次方程组
解这个二元一次方程组,得
把y=1,z=-1代入②,得x=2,
所以原方程组的解集为{(2,1,-1)}.
二、二元二次方程组的解集
例2 解方程组
解 已知方程组
方法一 由②得x=2y+5,③
将③代入①,得(2y+5)2+2y(2y+5)+y2=4.
整理,得3y2+10y+7=0.解得y1=-,y2=-1.
把y1=-代入③,得x1=,
把y2=-1代入③,得x2=3.
所以原方程组的解是或
所以原方程组的解集为.
方法二 由①得(x+y)2=4,
即x+y=2或x+y=-2.
原方程组转化为或
解得或
所以原方程组的解集为.
反思感悟 这种类型的方程组主要的方法是代入消元法,转化为一个一元二次方程,之后再“回代”.如果能分解成两个二元一次方程,就可以分别联立成二元一次方程组再解(如本例方法二).
跟踪训练2 解方程组
解 已知
由方程②,得y=1-x,③
把方程③代入方程①,得x2+(1-x)2=1.
整理,得x2-x=0.解得x1=0,x2=1.
把x1=0代入方程③,得y1=1;
把x2=1代入方程③,得y2=0.
原方程组的解是或
即其解集为{(0,1),(1,0)}.
例3 求方程组的解集.
解 已知方程组
由①得x2-y2-5(x+y)=0⇒(x+y)(x-y)-5(x+y)=0⇒(x+y)(x-y-5)=0,
∴x+y=0或x-y-5=0,
∴ 原方程组可化为两个方程组
或
解这两个方程组,
得原方程组的解集是{(-1,-6),(6,1),(,-),(-,)}.
反思感悟 解“二·二”型的二元二次方程组的基本思想仍是“转化”,转化的方法是“降次”“消元”.
(1)当方程组中只有一个可分解为两个二元一次方程的方程时,可以转化为 “二·一”型方程组.
(2)当方程组中两个二元二次方程都可分解为两个二元一次方程时,可以转化为四个二元一次方程组.
跟踪训练3 解方程组
解 方程组可化为
即为或
或或
解得或或或
所以原方程组的解集为.
三、一次方程组的应用
例4 医院用甲、乙两种原料为手术后的病人配制营养品,每克甲原料含0.5单位蛋白质和1单位铁质,每克乙原料含0.7单位蛋白质和0.4单位铁质.若病人每餐需35单位蛋白质和40单位铁质,则每餐甲、乙两种原料各多少克恰好满足病人的需要?
解 设每餐甲、乙两种原料各需x g,y g,则有下表:
甲原料x g
乙原料y g
所配的营养品
其中所含蛋白质
0.5x单位
0.7y单位
(0.5x+0.7y)单位
其中所含铁质
x单位
0.4y单位
(x+0.4y)单位
根据题意及上述表格,可列方程组
化简,得
①-②,得y=30,
把y=30代入②中,得x=28.
答 每餐需甲种原料28 g,乙种原料30 g.
反思感悟 用一次方程组解决实际问题的步骤
(1)审题:弄清题意和题目中的数量关系.
(2)设元:用字母表示题目中的未知数.
(3)列方程组:根据2个等量关系列出方程组.
(4)解方程组:利用代入消元或加减消元解出未知数的值.
(5)检验并答:检验所求的解是否符合实际意义,然后作答.
跟踪训练4 水果市场将120吨水果运往各地商家,现有甲、乙、丙三种车型供选择,每辆车的运载能力和运费如下表所示:(假设每辆车均满载)
车型
甲
乙
丙
汽车运载量(吨/辆)
5
8
10
汽车运费(元/辆)
400
500
600
(1)若全部水果都用甲、乙两种车型来运送,需运费8 200元,问分别需甲、乙两种车型各几辆?
(2)市场可以调用甲、乙、丙三种车型参与运送(每种车型至少1辆),已知它们的总辆数为16,你能通过列方程组的方法分别求出几种车型的辆数吗?
解 (1)设需甲车型x辆,乙车型y辆,
得解得
答 需甲车型8辆,乙车型10辆.
(2)设需甲车型x辆,乙车型y辆,丙车型z辆,
得
消去z得5x+2y=40,x=8-y,
因为x,y是正整数,且不大于16,得y=5,10,
由z是正整数,解得或
有两种运送方案:
①甲车型6辆,乙车型5辆,丙车型5辆;
②甲车型4辆,乙车型10辆,丙车型2辆.
1.知识清单:
(1)求一次方程组的解集.
(2)求二元二次方程组的解集.
(3)一次方程组的实际应用.
2.方法归纳:代入消元法、加减消元法.
3.常见误区:消元不恰当造成运算烦琐.
1.若x,y满足方程组则x+y的值是( )
A.5 B.-1 C.0 D.1
答案 A
解析
方法一 ②×2-①,得3y=9,解得y=3.
把y=3代入②,得x=2.
所以x+y=2+3=5.
方法二 由①+②,得3x+3y=15.
化简,得x+y=5.
2.求方程组的解集时,要使运算简便,消元的方法应选取( )
A.先消去x B.先消去y
C.先消去z D.以上说法都不对
答案 B
解析 根据系数特点,先消去y最简便,故选B.
3.如果的解是正数,那么a的取值范围是( )
A.(-∞,2) B.
C. D.
答案 C
解析 由解得
由即
解得-2 4.方程组的解集为________.
答案 {(-2,-1),(1,2)}
解析 ∵
∴-x2+3=x+1,
∴x2+x-2=0,
∴(x+2)(x-1)=0,
∴x=1或x=-2,分别代入y=x+1可得或
∴方程组的解集为{(-2,-1),(1,2)}.
5.已知方程x+3y=5,请写出一个二元一次方程,使它与已知方程所组成的方程组的解为这个方程可以是________.
答案 x-4y=0(答案不唯一)
解析 设所写出的二元一次方程为y=kx+b(k≠0).
把(4,1)代入y=kx+b,得1=4k+b,
令b=0,则k=,
∴这个方程可以是y=x,即x-4y=0.
1.若方程组的解集是{(1,-1)},则a,b为( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 将x=1,y=-1代入方程组,
可解得a=1,b=0.
2.(多选) 方程组的解集为( )
A.{-1,2} B.{(-1,2)}
C. D.
答案 BD
解析 由
①+②×4得,27x+27=0,得x=-1,
代入①得y=2.
所以方程组的解是
3.某校运动员分组训练,若每组7人,余3人;若每组8人,则缺5人.设运动员人数为x人,组数为y组,则列方程组为( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 根据组数×每组7人=总人数-3人,得方程7y=x-3;
根据组数×每组8人=总人数+5人,得方程8y=x+5.
列方程组为
4.若二元一次方程3x-y=7,2x+3y=1,y=kx-9有公共解,则k的取值为( )
A.3 B.-3 C.-4 D.4
答案 D
解析 由得
代入y=kx-9得-1=2k-9,解得k=4.
5.(多选)方程组的解集的子集有( )
A.{(3,5),(-1,-3)} B.{(2,6)}
C.{(-1,-3)} D.{2,6}
答案 AC
解析
由①得y=2x-1,代入②得
3x2-2x-(2x-1)2=-4,
整理得x2-2x-3=0,
解得或
故方程组的解集为{(3,5),(-1,-3)}.
6.已知二元一次方程2x-3y-5=0的一组解为则6b-4a+3=________.
答案 -7
解析 ∵是二元一次方程2x-3y-5=0的解,
∴2a-3b-5=0,即2a-3b=5,
∴6b-4a+3=-2(2a-3b)+3=-2×5+3=-10+3=-7.
7.三元一次方程组的解集是________.
答案 {(1,-1,-2)}
解析 已知
由①+②,得2x+4y=-2,即x+2y=-1,④
由②×3+③,得3x+11y=-8,⑤
④⑤组成二元一次方程组得
解得把y=-1代入②中,得z=-2.
故方程组的解是
8.已知A={(x,y)|x2+4y2-4=0},B={(x,y)|x-2y-2=0},则A∩B=____________.
答案 {(2,0),(0,-1)}
解析 已知
由②得x=2y+2,③
把③代入①,整理得8y2+8y=0,
即y(y+1)=0,解得y1=0,y2=-1,
把y1=0代入③,得x1=2,
把y2=-1代入③,得x2=0,
所以原方程组的解是或
即其解集是{(2,0),(0,-1)}.
即A∩B={(2,0),(0,-1)}.
9.已知是二元一次方程组的解,求的值.
解 把代入二元一次方程组
得解得
∴原式===4.
10.善于思考的小军在解方程组时,采用了一种“整体代换”方法:将方程②变形为4x+10y+y=5,即2(2x+5y)+y=5③,将方程①代入③得2×3+y=5,∴y=-1,将y=-1代入①得x=4,∴方程组的解为请你解决以下问题:
(1)模仿小军的“整体代换”法解方程组
(2)已知x,y满足方程组求整式x2+4y2+xy的值.
解 (1)由题知方程组为
将方程②变形为9x-6y+2y=19,
即3(3x-2y)+2y=19,③
将方程①代入③得3×5+2y=19,解得y=2;将y=2代入①得x=3,
∴方程组的解为
(2)由题知方程组为
由①得3(x2+4y2)=47+2xy,
即x2+4y2=,③
把方程③代入②得2×+xy=36,
解得xy=2,将xy=2代入③得x2+4y2=17,
∴x2+4y2+xy=17+2=19.
11.读书能陶冶我们的情操,给我们知识和智慧.我国古代数学名著《算法统宗》中有以下问题:毛诗春秋周易书,九十四册共无余,毛诗一册三人读,春秋一册四人呼,周易五人读一本,要分每样几多书,就见学生多少数,请君布算莫踌躇.由此可推算,学生人数为( )
A.120 B.130 C.150 D.180
答案 A
解析 设毛诗有x本,春秋有y本,周易有z本,学生人数为m,
则解得
12.已知|x-z+4|+|z-2y+1|+|x+y-z+1|=0,则x+y+z等于( )
A.9 B.10 C.5 D.3
答案 A
解析 由题意,得
③-①,得y=3.
把y=3代入②,得z=5.
把z=5代入①,得x=1.
所以x+y+z=1+3+5=9.
13.(多选)已知关于x,y的方程组其中-3≤a≤1,下列选项中,正确的是( )
A.是方程组的解
B.当a=-2时,x,y的值互为相反数
C.当a=1时,方程组的解也是方程x+y=4-a的解
D.若x≤1,则1≤y≤4
答案 BCD
解析 解方程组得
∵-3≤a≤1,∴-5≤x≤3,0≤y≤4,
A中,不符合-5≤x≤3,0≤y≤4,结论错误.
B中,当a=-2时,x=1+2a=-3,y=1-a=3,x,y的值互为相反数,结论正确.
C中,当a=1时,x+y=2+a=3,4-a=3,方程x+y=4-a两边相等,结论正确.
D中,当x≤1时,1+2a≤1,解得a≤0,且-3≤a≤1,
∴-3≤a≤0,∴1≤1-a≤4,∴1≤y≤4,结论正确.
14.甲、乙、丙三个正整数的和为100,将甲数除以乙数或将丙数除以甲数,所得的商都是5,余数都是1,则甲、乙、丙分别为________.
答案 16,3,81
解析 设甲、乙、丙分别为x,y,z,
所以x+y+z=100,
=5余1⇒x=5y+1,
=5余1⇒z=5x+1,
组成三元一次方程组解得
15.关于x,y的方程3kx+2y=6k-3,对于任意k的值都有相同的解,则方程的解集为________.
答案
解析 方程可化为k(3x-6)+2y+3=0,
由题意得解得
16.k为何值时,方程组
(1)有一组实数解,并求出此解;
(2)有两组不相等的实数解;
(3)没有实数解.
解 将①代入②,整理得k2x2+(2k-4)x+1=0,③
当k≠0时,Δ=(2k-4)2-4×k2×1=-16(k-1).
(1)当k=0时,y=2,则-4x+1=0,
解得x=,
方程组的解为
当即k=1时,原方程组有一组实数解,
将k=1代入原方程组得
解得
所以当k=0或k=1时,
此方程组有一组实数解,
且此解为或
(2)当即k<1且k≠0时,原方程组有两组不相等的实数解,
所以当k<1且k≠0时,
原方程组有两组不相等的实数解.
(3)当时,即当k>1时,方程组无实数解.
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