一元一次方程式是什麼
一元一次方程式這個名稱可以拆成三部分來看:一元是只有一個未知數,一次是未知數的最高次方是 1,方程式是含有未知數的等式。能讓等式成立的未知數的值,叫做方程式的解,例如 x = 4 讓 2x + 3 = 11 成立,所以 x = 4 是它的解。
判斷是不是一元一次方程式,要三個條件都符合。下面幾個例子,第一個是,其他都差了一個條件。
解法:等量公理和移項
解一元一次方程式的道理是等量公理:把方程式想成一個平衡的天平,兩邊做一樣的事,天平仍然平衡。移項是等量公理的簡便寫法,例如 2x + 3 = 11,兩邊同減 3 得到 2x = 11 − 3,看起來就像把 +3 搬到右邊變成 −3。
所有的一元一次方程式整理到最後,都會變成 ax = b 的樣子,a 不是 0,所以 x = b ÷ a。有人把 ax + b = 0 的解 x = −b ÷ a 叫做一元一次方程式公式解,其實就是移項再相除。
一元一次方程式題目:由淺入深
下面六題從基本的移項開始,再加上括號、分數和小數,最後一步都代回原式檢查。遇到分數先乘以分母的最小公倍數,遇到小數先乘以 10 或 100,把係數變成整數,比較不容易算錯。
例 1解 3x − 5 = 16
- −5 移到右邊變 +5:3x = 16 + 5 = 21
- 兩邊同除以 3:x = 21 ÷ 3 = 7
- 檢查:3 × 7 − 5 = 21 − 5 = 16,等式成立
答:x = 7
例 2解 5x + 4 = 2x − 11
- 含 x 的項移到左邊、數字移到右邊:5x − 2x = −11 − 4
- 3x = −15
- x = −15 ÷ 3 = −5
- 檢查:左邊 5 × (−5) + 4 = −21,右邊 2 × (−5) − 11 = −21,兩邊相等
答:x = −5
例 3解 4(x − 3) = 2(x + 5)
- 先去括號:4x − 12 = 2x + 10
- 移項:4x − 2x = 10 + 12,2x = 22
- x = 11
- 檢查:左邊 4 × (11 − 3) = 32,右邊 2 × (11 + 5) = 32,兩邊相等
答:x = 11
例 4解 x/3 + x/4 = 7
- 3 和 4 的最小公倍數是 12,兩邊同乘以 12:4x + 3x = 84
- 7x = 84
- x = 12
- 檢查:12/3 + 12/4 = 4 + 3 = 7,等式成立
答:x = 12
例 5解 (x + 1)/2 − (x − 2)/3 = 2
- 兩邊同乘以 6,每一項都要乘到:3(x + 1) − 2(x − 2) = 12
- 去括號,注意減號後面的括號要變號:3x + 3 − 2x + 4 = 12
- x + 7 = 12,x = 5
- 檢查:(5 + 1)/2 − (5 − 2)/3 = 3 − 1 = 2,等式成立
答:x = 5
例 6解 0.2x + 1.5 = 0.5x − 0.3
- 兩邊同乘以 10,化成整數係數:2x + 15 = 5x − 3
- 移項:15 + 3 = 5x − 2x,18 = 3x
- x = 6
- 檢查:左邊 0.2 × 6 + 1.5 = 2.7,右邊 0.5 × 6 − 0.3 = 2.7,兩邊相等
答:x = 6
一元一次方程式觀念:最常見的四個錯誤
一元一次方程式的步驟不多,錯誤大多出在符號。寫完先別急著寫答案,代回原式檢查一次,這四種錯誤幾乎都能抓出來。
- 移項忘了變號:3x − 5 = 16 寫成 3x = 16 − 5,答案就錯了。
- 去分母只乘了一部分:x/3 + x/4 = 7 兩邊乘 12 時,右邊的 7 也要乘成 84。
- 減號後面的括號沒有變號:−2(x − 2) 要展開成 −2x + 4,不是 −2x − 4。
- 最後一步除錯方向:3x = −15 是用 −15 ÷ 3,不是 3 ÷ (−15)。
一元一次方程式應用題:列式四步驟
應用題的難處在列式。可以照這個順序:先決定要設什麼為 x,通常設題目問的量;再找出題目裡兩個相等的量;把兩邊都用 x 寫出來,接上等號;解完後回到題目檢查,答案要合理,例如人數不能是負數或小數。
國小學過的雞兔同籠,用一元一次方程式來解就不必假設,直接設其中一種的數量就能列式,下面第二題就是這種題型。
例 1爸爸今年 40 歲,兒子今年 12 歲,幾年後爸爸的年齡會是兒子的 2 倍?
- 設 x 年後,爸爸 40 + x 歲,兒子 12 + x 歲
- 爸爸是兒子的 2 倍:40 + x = 2(12 + x)
- 40 + x = 24 + 2x,40 − 24 = 2x − x,x = 16
- 檢查:16 年後爸爸 56 歲、兒子 28 歲,56 = 2 × 28
答:16 年後
例 2鉛筆一枝 8 元,原子筆一枝 15 元,兩種一共買了 12 枝,花了 145 元,原子筆買了幾枝?
- 設原子筆 x 枝,鉛筆就是 12 − x 枝
- 15x + 8(12 − x) = 145
- 15x + 96 − 8x = 145,7x = 49,x = 7
- 檢查:原子筆 7 枝、鉛筆 5 枝,15 × 7 + 8 × 5 = 105 + 40 = 145
答:原子筆 7 枝
例 3哥哥每分鐘走 60 公尺,先出發 10 分鐘;弟弟騎腳踏車每分鐘 180 公尺,從同一個地方出發去追,弟弟要騎幾分鐘才追上?
- 設弟弟騎 x 分鐘追上,這時哥哥已經走了 x + 10 分鐘
- 追上時兩人走的距離一樣:180x = 60(x + 10)
- 180x = 60x + 600,120x = 600,x = 5
- 檢查:弟弟 180 × 5 = 900 公尺,哥哥 60 × 15 = 900 公尺
答:5 分鐘
例 4老師分糖果,每人分 5 顆會多 8 顆,每人分 7 顆會少 4 顆,有幾個學生?糖果有幾顆?
- 設有 x 個學生,兩種分法的糖果總數一樣
- 5x + 8 = 7x − 4
- 8 + 4 = 7x − 5x,12 = 2x,x = 6
- 糖果 5 × 6 + 8 = 38 顆;檢查:7 × 6 − 4 = 38,兩種算法相同
答:6 個學生,38 顆糖果
例 5一件外套先打 8 折,再折價 100 元,最後賣 700 元,原價是多少元?
- 設原價 x 元,打 8 折是 0.8x 元
- 0.8x − 100 = 700
- 0.8x = 800,x = 800 ÷ 0.8 = 1000
- 檢查:1000 × 0.8 = 800,800 − 100 = 700
答:1000 元
一元一次方程式計算機:自己用計算機解
數學王目前沒有專門解一元一次方程式的計算機。不過一元一次方程式的步驟很固定,先自己移項整理,最後只剩一個除法,用手機或一般計算機就能算出答案。
整理的方法是:把方程式寫成 ax + b = cx + d 的樣子,含 x 的移到左邊、數字移到右邊,得到 (a − c)x = d − b,所以 x = (d − b) ÷ (a − c),a 和 c 不能一樣。例如 7x + 12 = 3x − 8,a = 7、b = 12、c = 3、d = −8,x = (−8 − 12) ÷ (7 − 3) = −20 ÷ 4 = −5。
有些工程計算機有解方程式的功能,各機型的按法不一樣,要看那台計算機的說明書。不論用哪一種計算機,最後都要把答案代回原式檢查,代回時記得四則運算先乘除後加減的順序。
- 有括號先去括號,有分數或小數先乘成整數。
- 含 x 的項移到等號左邊,數字移到右邊,移項要變號。
- 左右各自合併,變成 ax = b。
- 用計算機算 b ÷ a,得到 x。
- 把 x 代回原本的方程式,左右兩邊相等才算完成。
比例式和連比例式
比例式是兩個比相等的式子,例如 a : b = c : d。108 課綱把比和比例式排在國一,國小六年級學過的比與比值是它的基礎。比例式最重要的性質是外項乘積等於內項乘積,也就是 a × d = b × c,用這個性質就能把比例式變成一元一次方程式來解。
連比例式是三個以上的數連在一起的比,例如 x : y : z = 2 : 3 : 5,意思是 x、y、z 依序是 2 份、3 份、5 份。解題時設每一份是 k,寫成 x = 2k、y = 3k、z = 5k,就只剩一個未知數 k。比例的關係延伸到函數,就是正比反比。
比例式和連比例式例題
比例式化成一元一次方程式以後,解法和前面一樣。連比例式的題目,關鍵是先設每一份是 k。
例 1x : 6 = 4 : 3,x 是多少?
- 外項乘積等於內項乘積:3x = 6 × 4 = 24
- x = 8
- 檢查:8 : 6 的比值是 8/6 = 4/3,和 4 : 3 相同
答:x = 8
例 2(x + 2) : 5 = (x − 1) : 2,x 是多少?
- 2(x + 2) = 5(x − 1)
- 2x + 4 = 5x − 5,4 + 5 = 5x − 2x,3x = 9
- x = 3
- 檢查:(3 + 2) : 5 = 5 : 5,(3 − 1) : 2 = 2 : 2,比值都是 1
答:x = 3
例 3x : y : z = 2 : 3 : 5,而且 x + y + z = 60,求 x、y、z。
- 設 x = 2k、y = 3k、z = 5k
- 2k + 3k + 5k = 60,10k = 60,k = 6
- x = 12,y = 18,z = 30
- 檢查:12 + 18 + 30 = 60,12 : 18 : 30 同除以 6 是 2 : 3 : 5
答:x = 12,y = 18,z = 30
例 4x : y = 2 : 3,y : z = 4 : 5,求 x : y : z。
- y 在兩個比裡分別是 3 份和 4 份,3 和 4 的最小公倍數是 12
- x : y = 2 : 3 = 8 : 12,y : z = 4 : 5 = 12 : 15
- x : y : z = 8 : 12 : 15
- 檢查:8 : 12 = 2 : 3,12 : 15 = 4 : 5
答:8 : 12 : 15
先把國小的比練熟:試做 5 題
數學王的練習關卡是國小一到六年級,沒有國中的方程式練習。比例式要先會國小六年級的比與比值,這一關會出 1 : 3 = 4 : ? 這種求比例中未知項的題目,還有化成最簡整數比,正好是比例式的基礎。不用登入,做完會告訴你答對幾題。
準備好就開始,一共 5 題。
學完一元一次方程式,接下來學什麼
一元一次方程式學熟了,國一下學期的二元一次方程式就是把兩個未知數變成一個,再用這頁的方法解;把等號換成不等號,就是一元一次不等式。如果解題時常在正負號上出錯,可以回頭複習負數的運算。
常見問題
一元一次方程式怎麼解?
把含 x 的項移到等號一邊、數字移到另一邊,移項時要變號,整理成 ax = b,再兩邊同除以 a。例如 3x − 5 = 16,3x = 21,x = 7。最後代回原式檢查。
移項為什麼要變號?
移項其實是等量公理。x + 3 = 11 兩邊同減 3,左邊的 +3 不見了,右邊多了 −3,看起來就像 +3 搬過去變成 −3。乘除也一樣,兩邊同除以 2,就像乘 2 搬過去變成除以 2。
一元一次方程式是幾年級學的?
108 課綱排在國中七年級,也就是國一,包括方程式的意義、等量公理、移項法則、驗算和應用問題。
比例式怎麼算?
用外項乘積等於內項乘積。a : b = c : d 可以寫成 a × d = b × c,例如 x : 6 = 4 : 3,3x = 24,x = 8。