在数学领域中,二元一次方程是代数学习的基础部分之一,它描述了两个变量之间的线性关系。通常情况下,二元一次方程可以表示为标准形式:
\[ ax + by = c \]
其中 \(a\)、\(b\) 和 \(c\) 是已知常数,而 \(x\) 和 \(y\) 则是未知变量。为了更好地理解这类方程的解法及其背后的逻辑,我们可以通过一系列步骤对其进行推导。
首先,假设我们需要解决这样一个问题:已知两条直线的方程分别为:
\[ L_1: 3x - 4y = 7 \]
\[ L_2: 5x + 2y = 9 \]
这两条直线可能相交于某一点,也可能平行或重合。我们的目标是找到它们的交点坐标 \((x, y)\)。如果存在唯一解,则该解即为两直线的交点。
解题步骤
第一步:消元法求解
我们可以使用消元法来简化方程组。具体来说,通过乘以适当的倍数使得其中一个变量的系数相同(或相反),然后将两个方程相减以消除这个变量。
从上面的方程可以看出,若要使 \(x\) 的系数相同,可以选择将第一个方程乘以 5,第二个方程乘以 3:
\[ 15x - 20y = 35 \]
\[ 15x + 6y = 27 \]
接下来,用第一个新方程减去第二个新方程:
\[
(15x - 20y) - (15x + 6y) = 35 - 27
\]
这将得到一个新的方程:
\[
-26y = 8
\]
从中解得:
\[
y = -\frac{4}{13}
\]
第二步:回代求解另一个变量
现在我们知道 \(y = -\frac{4}{13}\),将其代入任一原方程求解 \(x\)。这里选择第一个方程 \(3x - 4y = 7\):
\[
3x - 4(-\frac{4}{13}) = 7
\]
化简后:
\[
3x + \frac{16}{13} = 7
\]
进一步计算得到:
\[
3x = 7 - \frac{16}{13} = \frac{91}{13} - \frac{16}{13} = \frac{75}{13}
\]
因此:
\[
x = \frac{25}{13}
\]
结论
经过上述推导过程,我们得到了二元一次方程组的解为:
\[
(x, y) = \left(\frac{25}{13}, -\frac{4}{13}\right)
\]
这就是两条直线的交点位置。这种方法不仅适用于具体的数值例子,还可以推广到更广泛的二元一次方程组中,帮助我们理解和解决更多复杂的线性关系问题。