一、线性联立方程的定义
含有两个未知数的线性联立方程(Linear simultaneous equations),是指能让一组(两个)线性方程同时成立的未知数取值组合。例如方程组 \( \begin{cases} x + 3y = 11 \\ 4x - 5y = 10 \end{cases} \),解 \( x = 5, y = 2 \) 可使两个方程同时成立(代入后等式均成立)。
二、解法:消元法(Elimination)
通过对两个方程变形(如乘以某系数),使某一未知数的系数相等或相反,再将方程相加/相减,消去一个未知数,转化为一元一次方程求解。
步骤示例:解 \( \begin{cases} 2x + 3y = 8 \quad (1) \\ 3x - y = 23 \quad (2) \end{cases} \)
1. 为消去 \( y \),将方程 (2) 乘 3,得 \( 9x - 3y = 69 \quad (3) \);
2. (1) + (3):\( (2x + 3y) + (9x - 3y) = 8 + 69 \),消去 \( y \) 得 \( 11x = 77 \),解得 \( x = 7 \);
3. 代入 (1):\( 2×7 + 3y = 8 \),解得 \( y = -2 \);
4. 验证:代入 (2),\( 3×7 - (-2) = 23 \),等式成立。
三、解法:代入法(Substitution)
从一个方程解出一个未知数(用另一未知数表示),代入另一方程消去该未知数,转化为一元一次方程求解。
步骤示例:解 \( \begin{cases} 2x - y = 1 \quad (1) \\ 4x + 2y = -30 \quad (2) \end{cases} \)
1. 从 (1) 解出 \( y \):\( y = 2x - 1 \);
2. 代入 (2):\( 4x + 2(2x - 1) = -30 \);
3. 整理得 \( 8x = -28 \),解得 \( x = -3\frac{1}{2} \);
4. 代入 \( y = 2x - 1 \),得 \( y = -8 \);
5. 验证:代入 (2),\( 4×(-3.5) + 2×(-8) = -30 \),等式成立。
总结
线性联立方程(二元一次方程组)的核心是找到使两个方程同时成立的未知数取值,主要解法为:
- 消元法:变形方程使某一未知数系数相等/相反,相加/相减消元,转化为一元一次方程求解。
- 代入法:从一个方程解出未知数(用另一未知数表示),代入另一方程消元求解。
所有解需代入原方程验证;含参数的方程组可通过"消元"或"代入已知解"分析参数。