秦九韶(-),字道古,南宋时期著名数学家,《数学九章》是他的代表著作,他对“大衍求一术”(整数论中的一次同余组解法)和“正负开方术”(高次方程的数值解法)的研究,取得卓越的成果,前者被称为“中国剩余定理”,后者被称为“秦九韶程序”.美国科学史家萨顿说:“秦九韶是他那个民族,那个时代,并且确实也是所有时代最伟大的数学家之一.”
6.一元一次方程
解读课标
方程是刻画现实世界的有效数学模型.一元一次方程是方程中最简单、最基础的部分,是后续学习高次方程的基础.其基本内容包括:解方程、方程的解及其讨论.
去分母、去括号、移项、合并同类项、系数化为得方程的解,这是解一元一次方程的一般步骤.在解一元一次方程时,既要能按部就班(严格按步骤)解方程,又要能随机应变(打乱步骤)解方程.
代解是处理方程的解的基本方法.当方程中的系数是用字母表示时,这样的方程称为含字母系数的方程,含字母系数的方程总能化为的形式.方程的解由、的取值范围确定,具体情形如下:
1.当时,原方程有唯一解;
2.当且时,原方程有无数个解;
3.当且时,原方程无解.
问题解决
例1 若以为未知数的方程与的解相同,则_______.
试一试 由“解相同”建立关于的方程.
例2 若为整数,则使得方程的解也是整数的值有( ).
A.个 B.个 C.个 D.个
试一试 把用含的式子表示,结合整除的知识确定值的个数.
例3 解下列方程.
(1);
(2);
(3).
试一试 解方程的目的是通过变形把方程化为的形式,既可严格按步骤解方程,又可随机应变解方程.仔细观察方程的特点,灵活运用相关知识,简化解方程的过程.
例4 (1)解下列关于的方程:
①; ② ③
(2)为何值时,方程有无数多个解?无解?
试一试 对于(1),把方程化为一般形式后,再对每个方程中字母系数可能取值的情况进行讨论;对于(2),化简原方程,利用方程各种解的情形所应满足的条件建立的关系式.
例5 (1)在日历中(如图),任意圈出一竖列上相邻的三个数,设中间的一个为,则用含的代数式表示这三个数(从小到大排列)分别是_____________.
(2)现将连续自然数至按图中的方式排成一个长方形阵列,用一个正方形框出个数(如图).
①图中框出的这个数的和是___________;
②在右图中,要使一个正方形框出的个数之和分别等于,,是否可能?若不可能,试说明理由,若有可能,请求出该正方形框出的个数中的最小数和最大数.
试一试 对于(2)中②,引入未知数,建立关于这个未知数的一元一次方程,将问题转化为讨论方程是否存在正整数解.
丢番图的墓志铭
例6 丢番图,古希腊数学家,大约生活在公元世纪,被誉为“代数学的鼻祖”.他死后,其墓志铭很特别,碑文是这样的:
过路的人!
这儿埋葬着丢番图.
请计算下列数目,
便可知他一生度过了多少个寒暑,
他一生的六分之一是幸福的童年,
十二分之一是无忧无虑的少年,
再过七分之一的生命旅程,
他建立了幸福的家庭,
五年后儿子出生,
不幸儿子竞先于父亲四年而终,
年龄不过父亲享年的一半,
晚年丧子老人真可怜,
悲痛之中度过了风烛残年,
请你算一算,丢番图活到乡少岁才和死神见面?
解法一 代数解法
设丢番图活了岁,由题意得
,
解得.
解法二 算术解法
从上式所列的方程中我们可以看出,丢番图的年龄是和的倍数,也是和的倍数(因为年龄总是整数).故他的年龄是、、、的公倍数,而、、、的公倍数,即是与的公倍数.我们可以先求与的最小公倍数.因为与互质,所以它们的最小公倍数应为,其他大于的公倍数是不合乎常理的,如,而的是,岁就不再是童年,所以也不合题意,其他更大的公倍数就更不可能了,故丢番图的年龄为岁.
数学冲浪
1.算筹方程
“方程”二字最早见于我国《九章算术》这部数学经典著作中,该书的第八章名“方程”.在《九章算术》中的算筹都是竖排的,为了看图方便,我们把它改为横排.
如图,各行从左到右列出算筹数分别表示未知数,的系数与相应的常数项,如:
表示方程,
表示方程,
表示方程______________,
表示方程_____________.
2.(1)对于任意有理数、、、,规定了一种运算,如,那么当时,_______________
(2)当______,________时,方程有唯一解;当_______,______时,方程无解;当________,_______时,方程有无穷多个解.
3.已知关于的方程有整数解,那么满足条件的所有整数_________.
4.已知关于的方程与方程的解相同,则方程的解为_________.
5.已知关于的方程的解满足,则的值为( )
A. B. C.或 D.或
6.若关于的一元一次方程的解是,则的值是( )
A. B. C. D.
7.已知关于的方程无解,则是( )
A.正数 B.非正数 C.负数 D.非负数
8.关于的方程的解为正整数,则的值为( )
A. B. C.或 D.或
9.解下列关于的方程
(1) (2)
(3) (4)
10.已知关于的方程,问当取何值时(1)方程无解;
(2)方程有无穷多解.
11.已知关于的方程的解是,其中且,求代数式的值.
思维方法天地
12.如果,那么______________.
13.如下表,从左到右在每个小格子中都填入一个整数,使得其中任意三个相邻格子中所填整数之和都相等,则第个格子中的数为_______________.
…
14.已知,,其中,那么_________.
15.若,则方程的解是( )
A. B. C. D.
16.下图是学校化学实验室用于放试管的木架,在每层长的木条上钻有个圆孔,每个圆孔的直径均为.两端与圆孔边缘及任何相邻两孔边缘之间的距离都相等并设为,则为( )
A. B. C. D.
17.若方程无解,则( )
A. B. C. D.
18.甲队原有人,现调出人到乙队,调出人数后,甲队人数是乙队人数的(是不等于的正整数)倍还多人.问乙队原有多少人?
19.将自然数至按图中的方式排列:
如图,用一个长方形框出个数(行列),已知这个数的和为,求这个数中最小的数.
应用探究乐园
20.解方程(1);
(2).
21.用同样大小的黑色棋子按如图所示的规律摆放:
(1)第个图形有多少颗黑色棋子?
(2)第几个图形有颗黑色棋子?请说明理由.
6.一元一次方程
问题解决
例1
例2 D 为整数,又,可取,,,,,,,共个值,相应的值也有个.
例3 (1)视为整体,先去括号得;
(2)运用分数性质将小数化为整数,得;
(3)先去括号得.
例4 (1)①;
②当时,方程有唯一解;当时,原方程无解;
③原方程化为,当时,原方程有唯一解;当,时,原方程有无数个解;当,时,原方程无解.
(2)原方程化为
①当,即时,原方程有无数个解;
②当,即时,原方程无解.
例5 (1),,.
(2)①经观察不难发现,在这个方框里的每两个关于中心对称的数之和都等于,如与,与,与都是成中心对称的,于是易算出这个数之和为.
②设框出的个数中最小的一个数为,则这个数组成的正方形方框如下图所示.因为方框中每两个关于正方形的中心对称的数之和都等于,所以这个数之和为.
当时,.
当时,.
为自然数,不合题意.
即框出的个数之和不可能等于.
由长方形阵列的排法可知,只可能在,,,列,即被除的余数只可能是,,,.因为,所以,这个数之和等于是可能的,这时,方框中最小的数是,最大的数是.
数学冲浪
1.;
2.(1) (2)略
3.、、、 ,,或
4.
5.D
6.B
7.B
8.D
9.(1);
(2);
(3)当时,方程有唯一解;当时,方程无解;
(4)当时,方程有唯一解;当且时,方程有无数个解;当且时,方程无解.
10.原方程化为
(1)当时,方程无解;
(2)当时,方程有无数个解.
11.
12.
13. 可推得,,,填入整数后的排列是,,,,,…
14. 设,,.得
15.C
16.A
17.C
18.设乙队原有人,则,得,因必须为正整数,且,所以也是正整数,只能取,,,只有当时,.
19.
20.(1)原方程化为,即,得.
(2),故.
21.(1)
第个图形有颗黑色棋子