本文涵蓋 解聯立方程 的核心技巧—— 這是 DSE 卷一甲部(1)及(2)經常出現的課題,佔 4–6 分。你將學習 代入法、消元法 及 圖像法 解二元一次方程組。你亦會學習如何將 文字題 轉化為聯立方程, 以及如何識別 特殊情況(唯一解、無解及無限解)。 文章包括逐步例題、DSE 應試技巧、練習題及 10 題功課(附詳細題解)。 這些是 必備技能,在 DSE 試卷中經常出現。
完成本文後,你應能夠:
聯立方程 每年 都在 DSE 卷一甲部(1)及(2)出現。題目可能要求你:
這些都是必備技能,亦會在進階課題中出現。及早掌握!
聯立方程的題目通常以 短答題 形式出現在甲部(1)及(2),每題 3–4 分,測試你的代數運算能力。
代入法 是先解其中一條方程,得出一個變量以另一個變量表示, 然後代入另一條方程。
解:\( \begin{cases} y = 2x + 3 \\ 3x + 2y = 15 \end{cases} \)
將 \( y = 2x + 3 \) 代入 \( 3x + 2y = 15 \):
\( 3x + 2(2x + 3) = 15 \)
\( 3x + 4x + 6 = 15 \)
\( 7x = 9 \)
\( x = \frac{9}{7} \)
代回:\( y = 2(\frac{9}{7}) + 3 = \frac{18}{7} + \frac{21}{7} = \frac{39}{7} \)
答案:\( x = \frac{9}{7}, y = \frac{39}{7} \)
消元法 是將兩條方程相加或相減,以消去其中一個變量。
解:\( \begin{cases} 2x + 3y = 12 \\ 4x - 3y = 6 \end{cases} \)
將兩條方程相加,消去 \( y \):
\( (2x + 3y) + (4x - 3y) = 12 + 6 \)
\( 6x = 18 \)
\( x = 3 \)
代回:\( 2(3) + 3y = 12 \) → \( 6 + 3y = 12 \) → \( 3y = 6 \) → \( y = 2 \)
答案:\( x = 3, y = 2 \)
消元法:使其中一個變量的係數相等且相反,然後相加消去!
圖像法 是將兩條方程在同一坐標平面上繪畫。 兩條直線的交點就是方程組的解。
以圖像法解:\( \begin{cases} y = 2x + 1 \\ y = -x + 4 \end{cases} \)
在同一坐標平面上繪畫兩條直線:
直線 1:\( y = 2x + 1 \)(斜率 = 2,y 截距 = 1)
直線 2:\( y = -x + 4 \)(斜率 = -1,y 截距 = 4)
兩條直線相交於 \( (1, 3) \)。
答案:\( x = 1, y = 3 \)
使用圖像法時,需要 準確繪圖——即使微小的繪圖誤差也可能導致錯誤答案。此方法在 DSE 中較少出現,但可能以短題形式考核。
大部分方程組都有 唯一解——兩條直線相交於一點。
\( y = 2x + 1 \) 和 \( y = -x + 4 \) → 相交於 \( (1, 3) \)
若兩條直線 平行(斜率相同,y 截距不同),則 無解。
\( y = 2x + 1 \) 和 \( y = 2x + 3 \) → 平行 → 無解
若兩條直線 重合(同一條直線),則 無限解。
\( y = 2x + 1 \) 和 \( 2y = 4x + 2 \) → 同一條直線 → 無限解
解文字題時,將情境 轉化為聯立方程組, 然後用代入法或消元法求解。
題目:兩個數之和為 20,差為 4。求這兩個數。
設兩個數為 \( x \) 和 \( y \)。
\( x + y = 20 \) (方程 1)
\( x - y = 4 \) (方程 2)
相加:\( 2x = 24 \) → \( x = 12 \)
代回:\( 12 + y = 20 \) → \( y = 8 \)
答案:兩個數為 \( 12 \) 和 \( 8 \)。
題目:解 \( \begin{cases} x - 2y = 5 \\ 3x + y = 8 \end{cases} \)。
由方程 1:\( x = 2y + 5 \)
代入方程 2:\( 3(2y + 5) + y = 8 \)
\( 6y + 15 + y = 8 \)
\( 7y = -7 \)
\( y = -1 \)
代回:\( x = 2(-1) + 5 = 3 \)
答案:\( x = 3, y = -1 \)
題目:解 \( \begin{cases} 3x + 4y = 10 \\ 2x - 4y = 0 \end{cases} \)。
相加:\( 5x = 10 \) → \( x = 2 \)
代回:\( 3(2) + 4y = 10 \) → \( 6 + 4y = 10 \) → \( 4y = 4 \) → \( y = 1 \)
答案:\( x = 2, y = 1 \)
題目:解 \( \begin{cases} 2x + y = 5 \\ 4x + 2y = 8 \end{cases} \)。
將方程 1 乘以 2:\( 4x + 2y = 10 \)
相減:\( (4x + 2y) - (4x + 2y) = 10 - 8 \)
\( 0 = 2 \)(假)
答案:無解
題目 1 MC
解 \( \begin{cases} x + y = 10 \\ x - y = 4 \end{cases} \)。
A. \( (3, 7) \) B. \( (7, 3) \) C. \( (6, 4) \) D. \( (4, 6) \)
題目 2 MC
解 \( \begin{cases} 2x + y = 8 \\ x - 2y = -1 \end{cases} \)。
A. \( (1, 6) \) B. \( (2, 4) \) C. \( (3, 2) \) D. \( (4, 0) \)
題目 3 短答
用代入法解 \( \begin{cases} 3x - y = 5 \\ x + 2y = 4 \end{cases} \)。
題目 4 短答
兩個數之和為 32,差為 8。求這兩個數。
題目 5 MC
以下哪個方程組 無限解?
A. \( y = 2x + 1, y = 2x + 3 \) B. \( y = 2x + 1, y = -x + 4 \) C. \( y = 2x + 1, 2y = 4x + 2 \) D. \( y = 2x + 1, y = 3x + 1 \)