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数学建模 / 英语

1.6 用有理分数解一次方程示例

Rob Englot · YouTube · 8:58

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这段150-第二片段引入了一堂关于求解含有有理系数的线性方程的课程。主讲人写下章节标题,说明有理系数可能以分数、小数或相关形式出现,随后设置一个分数示例,包含两个方程:a) 12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3} 和 b) 34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。该片段结束于设置阶段,仅陈述了“找出公分母并两边同乘”的方法,尚未进行具体求解。 本视频演示了用代数方法求解含有理系数的线性方程组。讲师讲解并展示了如何为每个方程分别找出公分母,再将方程中每一项都乘以该公分母以消去分数,最后化简所得表达式,从而得到一个系数全为整数的简化方程组。一次简短的订正强调了在乘法步骤中需特别留意符号错误。最终转化后的方程组已准备好通过代入法或加减法进行求解。 这段时长为 150 秒的白板讲解,求解一个起始系数为有理数的二元一次方程组。页面已展示两个原始方程:1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3 和 3/4x+1/5y=11/103/4 x + 1/5 y = 11/10,以及它们的去分母形式和化简后的整数方程组:3x−4y=143x - 4y = 14 与 15x+4y=2215x + 4y = 22。教师选择消元法,因为 y 的系数互为相反数;将两方程相加得 18x=3618x = 36,解得 x=2x = 2。接着将 x=2x = 2 代入第一个原始方程,化简为 1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3,两边同乘 3 去分母,解得 -2y = 4,从而得到 y=−2y = -2。最后写出有序数对解 (2, -2),并在第二个原始方程中开始检验,但该检验未在本片段内完成。 本88段两秒的白板片段,是手写代数例题“第1.6节 解含有理数/分数的线性方程”的验证步骤。此前的求解过程已写在黑板上,教师现在将数对(2,−2)(2,-2) 代入方程34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10},代入后计算得64\frac{6}{4} 和−25-\frac{2}{5},并解释为何需要公分母20,接着将各项改写为3020\frac{30}{20} 和820\frac{8}{20}(通过乘以1 的等价形式),再相减得到2220\frac{22}{20},将其简化为 1110\frac{11}{10},并得出解是正确的结论。最后二十秒不包含新的数学内容,仅涉及页面调整和下一教程的预览。

在学习检查器中查看要点和时刻,或切换阅读标签查看完整笔记。

章节

0:00开场停顿与设置0:01主题介绍:含有理系数的一次方程0:40有理系数可能呈现的形式1:04写出含分数的例题方程1:52消去分母的计划2:30方法简介2:38消去方程A中的分数3:21消去方程B中的分数4:03化简方程4:35订正一处符号错误4:56最终转化后的方程组5:00设定:有理数方程组已化为整数形式5:15通过相加两方程实现消元5:45回代求解 y6:20去分母并最终解得 y=−2y = -27:08写出解对并开始检验7:30验证代入的准备工作7:40对分式项进行乘法运算7:52寻找公分母8:16相减并约分以确认解的正确性8:36页面调整及下一主题预告

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

视频片段以一张空白坐标纸开始,随后讲师开口讲解,并在纸张顶部写下标题“第1.6节 含有理数的一次方程求解”

标题写好后,讲师说明本课内容是关于系数为有理数的一次方程,并列举了这些系数可能出现的几种形式:分数、小数、带括号的表达式、分子为二项式的分数,以及可能包含根号的情形。

接着他将重点收束到第一种情形,指出本教程将采用一个含分数的例题,并在标题下方写下子标题“分数例题”。

在此子标题下,他写出第一个方程,标为 a):12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}。

他随即补充第二个方程,标为 b):34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。

待两个方程都写在纸上后,讲师指出第一步目标:确定如何消去分母。他强调此时每个方程需独立处理。

转向方程 a),他指出其中的分母2和3,并说明必须先找出公分母,再进行去分母操作。

他写下步骤提示“找公分母”,然后写下“x 两边同乘”,为下一步代数运算做好准备。

该片段在他实际计算公分母或重写任一方程以消去分数之前就结束了。

视频开篇概述了解含有理系数的线性方程组的策略。核心方法是:对每个方程分别找出其各项分母的公分母,并将该方程每一项都乘以这个公分母,从而消去所有分数。

将此方法应用于第一个方程,其分母分别为2、3和3。它们的最小公倍数为6。讲师将各项——(1/21/2)x、-(2/32/3)y 和 7/37/3——均乘以6。结果得到中间表达式:(6/26/2)x−(12/3)y=42/3x - (12/3)y = 42/3。

对于第二个方程,其分母同样为4、5和10。讲师指出10不是4的倍数,因此最小公倍数应为20。方程中每一项均乘以20,得到:(60/460/4)x+(20/5)y=220/10x + (20/5)y = 220/10。

分数消去后,下一步是对各方程进行化简,即对每项中的除法运算执行计算。对于第一个方程,6除以2得3,12除以3得4,42除以3得14,从而将方程化简为:3x−4y=143x - 4y = 14。

转向第二个方程,60除以4得15x。讲师迅速发现并订正了一处符号错误,确保中间项保持为正号。二十除以5得4,故中间项为+4y;而220除以10得22。化简后的方程为:15x+4y=2215x + 4y = 22。

原含分数系数的方程组现已成功转化为整数系数方程组:3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22。这个新方程组用代入法或消元法等标准方法求解要容易得多。

画面开场即完整呈现全部设定:标题标明第 1.6 节——求解含有理数的线性方程;上方显示两个原始分式方程及其去分母后的版本;其下方是化简后的整数方程组 3x−4y=143x-4y=14 和 15x+4y=2215x+4y=22。教师指出下一步将采用消元法,因为该方程组已为此做好准备。

关键观察在于,yy的系数互为相反数:第一个方程中是−4y-4y,第二个方程中是+4y+4y。这意味着两个方程可直接相加,而yy项将相互抵消。讲师指出,这种便利性并非每道题都具备;有时需先进行额外变形,但本题的初始设定已十分理想。

将两个方程逐项相加得18x=3618x=36,因为3x+15x=18x3x+15x=18x与14+22=3614+22=36相加为零,而−4y+4y=0-4y+4y=0保持不变。两边同除以1818,得到x=2x=2。这是首个解出的未知数,后续求解均以此为基础展开。

为求出yy,讲师由消元法转为回代法。他明确选用其中一个原方程,而非化简后的整数方程组,并写出12(2)−23y=73\frac12(2)-\frac23y=\frac73。将x=2x=2代入后,原本含两个变量的问题便转化为仅含变量yy的一元方程。

乘积12(2)\frac12(2)化简为11,因此方程变为1−23y=731-\frac23y=\frac73。此时剩余的主要障碍是分数。讲师于是采用此前页面中使用过的相同策略:通过将每一项乘以一个公分母来消去分母。

由于出现的分母为11和33,故公分母为33。两边同乘33后,1−23y=731-\frac23y=\frac73转化为3−2y=73-2y=7。此步骤保持等价性,同时消去了分数,使方程更易于解出未知数。

现在方程在yy上已是纯粹的线性方程。两边同时减去33,得−2y=4-2y=4;再两边同除以−2-2,得y=−2y=-2。结合先前所得结果x=2x=2,该方程组的解即为有序数对(2,−2)(2,-2)。

接着,讲师说明最后一步程序性操作:验证。由于yy是通过代入第一个原方程求得的,他转而在第二个原方程中检验该数对。他开始写下34(2)+15(−2)\frac34(2)+\frac15(-2),表明解也应满足那个尚未使用的方程。视频片段在此处结束,尚未完成该算术验证。

本页已布满此前关于求解含分数系数的一元一次方程的演算过程。此时教师并非从头求解,而是将候选解y=−2y=-2代入所展示的方程中,验证是否能还原出等式右边的1110\frac{11}{10}。

他逐个计算两个乘积:第一项化为64\frac{6}{4},第二项化为−25-\frac{2}{5}。这是分数与整数相乘的常规法则:分母保持不变,分子与该整数相乘。

由于分母不同,此时无法直接相减。因此教师暂停数值运算,说明在合并64\frac{6}{4}与25\frac{2}{5}之前,必须先通分以获得公分母。

他选定20作为公分母,并严谨地解释改写过程:将第一个分式乘以55\frac{5}{5},第二个分式乘以44\frac{4}{4}。由于这两个乘数各自都等于1,故分式的值未变,仅形式发生改变,以便后续相减。

当等价分式3020\frac{30}{20}与820\frac{8}{20}就位后,相减便水到渠成。分子合并得2220\frac{22}{20},再通过约去公因数2对分式进行约分,最终得到1110\frac{11}{10}。

该最终化简结果与原方程右边完全一致,教师由此指出验证成立,解是正确的。本片段所体现的数学要点在于:当代入与化简过程导出恒等式时,验证即告成功。

证明完成后,不再进行其他代数运算。他将纸张向上滑动,使下方书写内容持续可见,并总结道:这是第一个含分数的例题,下一讲将涉及分子为二项式的分数。

知识卡片

01

本课主题

本视频介绍了一节关于求解含有有理数系数的线性方程的课程,即变量前的乘数为有理数。口述导语与手写标题均将本节标识为第1.6节。

02

有理数系数可呈现为多种形式

主讲人指出,有理数系数可能以分数、小数、带括号的表达式、分子为二项式的分数,甚至根式等形式出现。本片段中仅实际写出了分数这一种情形。

03

分数示例的设定

主讲人在“分数示例”标题下写出两个示例方程:a) 12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3} 和 b) 34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。这两个具体问题被用作本课的起始练习。

a) 12x−23y=73;b) 34x+15y=1110a)\ \frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3};\quad b)\ \frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}
04

第一种方法步骤:消去分母

对于含有分数系数的方程,授课教师指出首要目标是消去分母。他写下计划:“找出公分母”,然后是“两边同乘”。

05

此阶段每个方程独立处理

在引入消去分母这一步骤时,主讲人明确说明每个方程需独立处理。本片段中,他从方程 a) 及其分母2和3开始。

06

消去分母的方法

为求解含分数系数的线性方程组,需先为每个方程找出一个公分母。将该方程中每一项都乘以这个公分母,从而消去所有分母,再化简得到整数系数的方程。

07

求最小公倍数

当为含多个分数的方程确定公分母时,应求出所有分母的最小公倍数。例如,对于分母4、5和10,其最小公倍数是20,而不是10,因为10不是4的倍数。

08

避免符号错误

通过乘法消去方程中的分母时,须仔细核对每一项的符号。常见错误是在运算过程中无意将加号变为减号,或反之。

09

化简方程

在乘以公分母之后,通过将分子除以分母来化简每个分数。例如,(6/26/2)x 化简为 3x,而 (42/342/3) 化简为 14。

10

当系数互为相反数时,消元法可直接奏效。

在化简后的方程组3x−4y=143x-4y=14和15x+4y=2215x+4y=22中,yy的系数分别为−4-4和+4+4。因二者恰好互为相反数,故两式相加可立即消去yy。讲师强调,这种直接设定虽便利,却非普遍适用;其他方程组可能需先进行预处理。

3x−4y=14,15x+4y=223x-4y=14,\quad 15x+4y=22
11

将方程组相加得 x=2x = 2

逐项相加得(3x+15x)+(−4y+4y)=14+22(3x+15x)+(-4y+4y)=14+22,因此18x=3618x=36。两边同除以1818,得x=2x=2。这是首个解出的变量,也是下一步求解的基础。

18x=36 ⇒ x=218x=36\ \Rightarrow\ x=2
12

将已求得的值代回原方程以求出 y

得到x=2x=2后,教师将其代入第一个原始分式方程12x−23y=73\frac12x-\frac23y=\frac73,得到12(2)−23y=73\frac12(2)-\frac23y=\frac73。这样便将问题简化为一个含单个未知数的方程。

12(2)−23y=73\frac{1}{2}(2)-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
13

用公分母3消去分母

代入后的方程化简为1−23y=731-\frac23y=\frac73。为消去分数,各项均乘以公分母33,即11与33的公分母。所得等价方程为3−2y=73-2y=7。

1−23y=73 ⇒ 3−2y=71-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}\ \Rightarrow\ 3-2y=7
14

解这个关于y的一元方程

由3−2y=73-2y=7出发,两边同时减去33,得−2y=4-2y=4,再除以−2-2,得到y=−2y=-2。结合x=2x=2,解对为(2,−2)(2,-2)。

−2y=4 ⇒ y=−2-2y=4\ \Rightarrow\ y=-2
15

在未使用的原始方程中验证该解

教师将检验视为最后一步,并开始将(2,−2)(2,-2)代入第二个原始方程34x+15y=1110\frac34x+\frac15y=\frac{11}{10}。检验过程的可见起始部分为34(2)+15(−2)\frac34(2)+\frac15(-2),但视频片段在验证完成前就结束了。

34(2)+15(−2)\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)
16

通过代入法检验解

本片段的主要任务是验证,而非求解。教师将已求得的值x=2x=2和y=−2y=-2代入34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10},检查等式两边是否化为同一个数。

34(2)+15(−2)=1110\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)=\frac{11}{10}
17

分数与整数相乘

每个乘积都先单独化简,再进行加法或减法运算。34\frac{3}{4}乘以2得64\frac{6}{4},15\frac{1}{5}乘以−2-2得−25-\frac{2}{5}。

34⋅2=64,15⋅(−2)=−25\frac{3}{4}\cdot 2=\frac{6}{4},\quad \frac{1}{5}\cdot(-2)=-\frac{2}{5}
18

为何需要通分

教师在相减前明确停顿,因为64\frac{6}{4}和25\frac{2}{5}的分母不同。必须通分为相同分母,才能直接对分子进行合并。

19

通过乘以1得到等价分数

为使分母变为20,他分别乘以55\frac{5}{5}和44\frac{4}{4}。教师口头强调的关键点是:这两个因子的乘积等于1,因此分数形式改变但数值不变。

64⋅55=3020,25⋅44=820\frac{6}{4}\cdot\frac{5}{5}=\frac{30}{20},\quad \frac{2}{5}\cdot\frac{4}{4}=\frac{8}{20}
20

同分母分数的减法

当两项均写成分母为20的分数后,仅对分子执行减法运算,得到2220\frac{22}{20},再将其约分为1110\frac{11}{10}。

3020−820=2220=1110\frac{30}{20}-\frac{8}{20}=\frac{22}{20}=\frac{11}{10}
21

验证过程的结论

由于化简后的等式左边等于右边,教师宣布验证成立,解正确。最终的数学要点是:一个有效的解必须使原方程成为真命题。

详细学习笔记

按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。

符号定义 · 26

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    方程 a) 写作“1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3”,因此 x 作为被1/21/2乘的变量出现。

  2. 公式
    观察依据

    方程 b) 写作“3/4x+1/5y=11/103/4 x + 1/5 y = 11/10”,因此 x 再次作为被3/43/4乘的变量出现。

符号

x

含义

在两个线性方程中均出现的未知变量。

适用范围

视频未说明 x 的定义域。

y

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    方程 a) 中包含“- 2/3y2/3 y”。

  2. 公式
    观察依据

    方程 b) 中包含“+ 1/5y1/5 y”。

符号

y

含义

在两个线性方程中均出现的第二个未知变量。

适用范围

视频未说明 y 的定义域。

a)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    第一个方程在页面上标记为“a)”。

  2. 声音
    观察依据

    说话人说:“这将是方程 A。”

符号

a)

含义

用于标识第一个显示方程的标签。

适用范围

仅为标签;并非数学变量。

b)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    第二个方程在页面上标记为“b)”。

  2. 声音
    观察依据

    说话人说:“然后B将是……”

符号

b)

含义

用于标识第二个展示出的方程的标签。

适用范围

仅为标签;不是数学变量。

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    x 在方程 a) 中作为变量出现,先后乘以 1/21/2 和 6/26/2。

符号

x

含义

方程组第一个方程中的未知变量

适用范围

实数(根据上下文默认)

y

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    y 在方程 a) 中作为变量出现,先后乘以 -2/3 和 -12/3。

符号

y

含义

方程组第一个方程中的未知变量

适用范围

实数(根据上下文默认)

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    x 在方程 b) 中作为变量出现,先后乘以 3/43/4 和 60/460/4。

符号

x

含义

方程组第二个方程中的未知变量

适用范围

实数(根据上下文默认)

y

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    y 在方程 b) 中作为变量出现,先后乘以 1/51/5 和 20/520/5。

符号

y

含义

方程组第二个方程中的未知变量

适用范围

实数(根据上下文默认)

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    x 出现在方程组 3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22 中,代入消元步骤中得到 1/2(2)−2/3y=7/31/2(2) - 2/3 y = 7/3。

符号

x

含义

二元线性方程组中的未知数;解得 x=2x = 2。

适用范围

实数

y

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    y 出现在 3x−4y=143x - 4y = 14、15x+4y=2215x + 4y = 22 中,之后又出现在 1/2(2)−2/3y=7/31/2(2) - 2/3 y = 7/3 和 -2y = 4 中。

符号

y

含义

二元线性方程组中的未知数;解得 y=−2y = -2。

适用范围

实数

3x−4y=143x - 4y = 14

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该页面在‘化简方程’标题下列出了化简后的整系数方程组:3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22。

符号

3x−4y=143x - 4y = 14

含义

由原分式方程 a)化简所得的第一个方程。

适用范围

含两个变量的线性方程

15x+4y=2215x + 4y = 22

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该页面在‘化简方程’标题下列出了化简后的整系数方程组:3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22。

符号

15x+4y=2215x + 4y = 22

含义

由原分式方程 b)化简所得的第二个方程。

适用范围

含两个变量的线性方程

知识点 · 16

主题:求解系数为有理数的线性方程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话人说,本教程讲解“解方程,即含有有理系数或其中有理数的线性方程”。

  2. 公式
    观察依据

    手写标题为:“第1.6节 含有理数的线性方程求解”

定义
解释

本片段引入了一堂关于求解系数为有理数的线性方程的课程。说话人明确将本节内容界定为处理有理系数,且板书标题也表述了相同主题。

公式
适用条件
  1. 所讨论的方程均为线性方程。

  2. 其系数为有理数。

提及系数的有理数形式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话人说:“因此,你可能会遇到分数、小数以及其他类型,甚至可能包括根式之类的内容。”

  2. 声音
    观察依据

    随后说话人指出,示例将涵盖分数、括号、分子为二项式的分数以及小数。

待核验内容
  1. 提到‘根’仅作为一种可能的类型,但本片段中未展示任何根的例子。

定义
解释

主讲人指出有理系数在例题中可能出现的几种形式:分数、小数、含括号的表达式,以及分子为二项式的分数。这是对本节将要讨论的系数形式所作的口头概述。

公式
适用条件
  1. 这些是主讲人提到的形式,并非全部在本片段中演示。

先修条目
  1. 主题:求解系数为有理数的线性方程

方法:通过寻找公分母并两边同乘来消去分母

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人表示,首要目标是确定如何消去每个方程中的分母。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人说:“我们需要找到一个公分母,以便消去二和三之间的那个分母。”

  3. 公式
    观察依据

    手写笔记开头写着“找公分母”,随后是“x 两边同乘”。

待核验内容
  1. 本片段在执行乘法步骤前即结束。

方法
解释

对于含分数系数的方程,主讲人明确指出的第一步是先找公分母,再用该公分母乘整个方程。在方程 a) 中,提到的分母是2和3,因此该方法是在任何代数化简之前就已引入。

公式
适用条件
  1. 适用于含有分数系数的方程。

  2. 此处所述的设定中,每个方程均被独立处理。

先修条目
  1. 主题:求解系数为有理数的线性方程

线性方程组中消去分母的方法

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人讲解如何为每个方程找出公分母,并对每个表达式中的每一项都乘以该公分母。

  2. 公式
    观察依据

    板书文字写着“找公分母,再乘过去”。

方法
解释

求解系数为有理数的线性方程组时,首先为每个方程中的分数找出一个公分母;然后将该方程中的每一项都乘以这个公分母,从而消去分母;最后化简得到系数均为整数的等价方程。

公式
适用条件
  1. 该方程组由系数为有理数的线性方程组成。

  2. 每个方程各自独立处理,分别使用其对应的公分母。

消去分母后对方程进行化简

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人说道:“然后我们化简这个方程。”

  2. 公式
    观察依据

    板书文字写着“化简方程”。

方法
解释

在用公分母乘过每一项之后,通过将分子除以分母来化简每个分数,从而得到一个系数全为整数的等价方程。

公式
适用条件
  1. 通过将每一项都乘以一个公分母,已将分母全部消去。

先修条目
  1. 线性方程组中消去分母的方法

适用于已整理线性方程组的消元法

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,此处消元法最简便,因为存在一个 -4y 和一个 +4y,因此只需将两个方程相加即可。

  2. 公式
    观察依据

    所展示的方程组为3x−4y=143x - 4y = 14 与 15x+4y=2215x + 4y = 22,其 y 的系数互为相反数。

方法
解释

当两个含相同未知数的线性方程中,某一变量的系数互为相反数时,将两方程相加即可直接消去该变量。本片段中,y项分别为-4y和+4y,因此相加后y被消去,仅剩下关于x的方程。

公式
3x−4y=14,15x+4y=223x - 4y = 14,\quad 15x + 4y = 22
适用条件
  1. 两个方程含有相同的未知数。

  2. 有一对对应系数恰好互为相反数。

  3. 相加前,需将方程按项逐一对齐。

回代至原方程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    求得x=2x=2后,讲师说明将利用x=2x=2代入原方程之一来求解y。

  2. 公式
    观察依据

    他写出1/2(2)−2/3y=7/31/2(2) - 2/3 y = 7/3,再化简为1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3。

方法
解释

一旦求出一个变量的值,便将其代入原方程之一,并解所得的单变量方程以求出另一未知数。此处将x=2x=2代入第一个原始分式方程,而非化简后的整数方程组。

公式
12(2)−23y=73\frac{1}{2}(2)-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
适用条件
  1. 至少有一个变量已被解出。

  2. 所选方程仍包含待求的未知数。

  3. 代入时可使用原方程,也可使用该方程组中任一等价方程。

先修条目
  1. 适用于已整理线性方程组的消元法

消去单变量方程中的分母

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,应通过通分来消去分母,此处的公分母是3,然后将整个等式两边都乘以3。

  2. 公式
    观察依据

    从1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3出发,他写出3−2y=73 - 2y = 7。

方法
解释

若一个方程中含有分数,则可将每一项都乘以这些分数的公分母,从而得到一个不含分数的等价方程。本片段中分母分别为1和3,因此乘以3可将1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3转化为3−2y=73 - 2y = 7。

公式
1−23y=73 ⇒ 3−2y=71-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}\ \Rightarrow\ 3-2y=7
适用条件
  1. 所有项都乘以同一个非零数。

  2. 该乘数是所有含分数项的公分母。

先修条目
  1. 回代至原方程

在未使用的方程中检验方程组的解

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,最后一步是代入另一个方程进行检验,以确认解的正确性。

  2. 公式
    观察依据

    他开始写下3/4(2)+1/5(−2)3/4(2) + 1/5(-2) …… 用于验证。

待核验内容
  1. 该片段在屏幕上的验证运算完成前就结束了。

方法
解释

求得一个有序数对后,应将其代入一个未用于回代的方程中进行验证。这可以确认该数对满足整个方程组,而不仅满足其中一个方程。本例中,解(2,-2)被代入第二个原始方程进行检验。

公式
34(2)+15(−2)=1110\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)=\frac{11}{10}
适用条件
  1. 已找到一个候选有序数对。

  2. 至少有一个原始方程仍可用于代入检验。

先修条目
  1. 回代至原方程

将已求得的解代回原方程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者称yy为负二,且这将得出十分之十一。

  2. 公式
    观察依据

    该页面展示了验证设置34(2)+15(−2)=1110\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)=\frac{11}{10}。

方法
解释

该片段演示了通过将第二条方程中的变量替换为页面上已求得的值(即x=2x=2和y=−2y=-2)来检验先前得到的解。其目的并非重新求解,而是验证该有序数对是否满足该方程。

适用条件
  1. 待检验的解的数值必须已知。

  2. 被检验的方程中必须包含这些变量。

分数与整数相乘

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    他说,运用我们的分数运算技能,这是四分之六乘以一,即四,而这个结果是五分之负二。

  2. 公式
    观察依据

    所写出的中间项是64\frac{6}{4}和−25-\frac{2}{5}。

方法
解释

教师通过将分子乘以整数、分母保持不变来计算每个乘积:34⋅2=64\frac{3}{4}\cdot 2=\frac{6}{4}和15⋅(−2)=−25\frac{1}{5}\cdot(-2)=-\frac{2}{5}。这是代入后的第一个算术步骤。

适用条件
  1. 该整数被视为分母为1的分数。

  2. 直接乘以整数时,仅分子发生变化。

利用公分母对分数作减法

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    他指出,此处需通分才能对这两个分数作减法,而这里的公分母是二十。

  2. 公式
    观察依据

    他将64\frac{6}{4}和25\frac{2}{5}改写成分母为20的分数。

方法
解释

在对64\frac{6}{4}和25\frac{2}{5}作减法之前,教师将两个分数都化为分母相同的等价分数,并选定20作为公分母。这样可使分子直接可比,从而一步完成减法运算。

适用条件
  1. 这些分数必须被改写为等价分数。

  2. 所选分母必须是原分母的公倍数。

定理与条件 · 5

在消去分母时,每个方程均被独立处理。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话人说:“每个方程都将被独立处理。”

待核验内容
  1. 该片段未显示这两个方程后续是否被合并为一个方程组,还是被分别求解。

命题
命题

在此例中清除分母时,每个方程是单独处理的,而非整体一起处理。

前提
  1. 屏幕上展示了多个方程。

  2. 当前步骤是消去分母。

量词

对于屏幕上展示的每个方程,清除分母这一步都是分别进行的。

相反的系数允许通过直接相加实现消元。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,由于存在一个负的4y和一个正的4y,因此可以直接将两个方程相加。

  2. 公式
    观察依据

    将3x−4y=143x - 4y = 14与15x+4y=2215x + 4y = 22相加,得到18x=3618x = 36。

命题
命题

若两个线性方程中同一变量的系数互为相反数,则将这两个方程相加即可消去该变量。

前提
  1. 这些方程以对齐形式书写。

  2. 某一变量对应的系数互为相反数。

量词

针对同一组变量的两个线性方程。

所求解的方程组的解为(2,-2)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该页记录“解(2,-2)”,在推导出 x=2 且 y=-2 之后。

  2. 声音
    观察依据

    教师说:“因此我们的解等于2负2。”

命题
命题

所展示方程组的联立解为x=2x=2且y=−2y=-2。

前提
  1. 该方程组为3x−4y=143x - 4y = 14与15x+4y=2215x + 4y = 22,由原分式方程等价推导而来。

量词

针对视频片段中展示的这个二元一次方程组。

代入的有序对满足所展示的方程。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该页显示了34(2)+15(−2)=1110\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)=\frac{11}{10},而中间演算过程也导向同一数值。

  2. 声音
    观察依据

    说话者称这将得到十一分之十,随后又指出我们在该处是正确的。

命题
命题

对于所显示的等式34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10},数值x=2x=2和y=−2y=-2使该等式成立。

前提
  1. 正在检验的等式是34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。

  2. 待检验的数值是x=2x=2和y=−2y=-2。

量词

针对xx和yy的这些特定取值。

将一个分数乘以形如1的数,不会改变其值。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    他说,若用五分之五去乘,结果为一,其值不变;同样,用四分之四去乘,其值也不变。

命题
命题

将一个分数乘以55\frac{5}{5}或44\frac{4}{4},其值保持不变,因为每个因子都等于1。

前提
  1. 所用因子是一个分子与分母相等且均不为零的分数。

量词

针对本例中所展示的分数。

推导与证明 · 6

为方程a)消去分母所做的准备

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    方程 a) 写作“1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3”。

  2. 声音
    观察依据

    说话人指出方程 a) 中的分母为2和3,并说明需要找一个公分母。

  3. 公式
    观察依据

    手写计划中写着“找公分母”和“x 两边同乘”。

待核验内容
  1. 在片段结束前,实际的公分母数值并未写出。

  2. 未展示任何经乘法变换后的方程。

严格证明
步骤
  1. 公式
    12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
    解释

    第一个展示的方程写在页面上。

    步骤依据

    直接从手写的公式中观察得出。

    视频直接表达
  2. 公式
    denominators: 2, 3, 3\text{denominators: }2,\ 3,\ 3
    解释

    讲话者指出方程a)中涉及的分母。

    步骤依据

    音频说明需要消去“二和三之间”的分母,且所写的方程右侧也显示了7/37/3。

    视频直接表达
  3. 公式
    Find Common Denominator\text{Find Common Denominator}
    解释

    所选的第一步是为各项分式找出一个公分母。

    步骤依据

    明确写在页面上,并在音频中陈述。

    视频直接表达
  4. 公式
    × Multiply through\times \text{ Multiply through}
    解释

    找出公分母后,下一步计划是将整个方程两边同乘该公分母。

    步骤依据

    明确写在页面上,并在音频中陈述。

    视频直接表达
结论

本片段确立了处理方程a)的方法:先识别分母,再找出公分母,最后两边同乘;但本片段未执行具体运算。

简化后第一个方程的推导过程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人指出方程a)的公分母为6,并用它乘过整个方程。

  2. 公式
    观察依据

    书面步骤显示:1/2x∗6−2/3y∗6=7/3∗61/2 x * 6 - 2/3 y * 6 = 7/3 * 6,接着是 6/2x−12/3y=42/36/2 x - 12/3 y = 42/3,最后是 3x−4y=143x - 4y = 14。

严格证明
步骤
  1. 公式
    12x−23y=73\frac{1}{2}x - \frac{2}{3}y = \frac{7}{3}
    解释

    从原始的第一个方程开始。

    步骤依据

    视频中已给出。

    视频直接表达
  2. 公式
    12x⋅6−23y⋅6=73⋅6\frac{1}{2}x \cdot 6 - \frac{2}{3}y \cdot 6 = \frac{7}{3} \cdot 6
    解释

    将方程中的每一项都乘以公分母6。

    步骤依据

    等式的乘法性质。

    视频直接表达
  3. 公式
    62x−123y=423\frac{6}{2}x - \frac{12}{3}y = \frac{42}{3}
    解释

    对分子执行乘法运算。

    步骤依据

    算术乘法。

    视频直接表达
  4. 公式
    3x−4y=143x - 4y = 14
    解释

    通过用分子除以分母来约简每个分数。

    步骤依据

    分数化简。

    视频直接表达
结论

第一个方程化简为 3x−4y=143x - 4y = 14。

简化后第二个方程的推导过程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者指出方程b)的公分母为20,并将其整体乘入。

  2. 公式
    观察依据

    书面步骤显示3/4x∗20+1/5y∗20=11/10∗203/4x * 20 + 1/5y * 20 = 11/10 * 20,接着60/4x+20/5y=220/1060/4x + 20/5y = 220/10,最后15x+4y=2215x + 4y = 22。

严格证明
步骤
  1. 公式
    34x+15y=1110\frac{3}{4}x + \frac{1}{5}y = \frac{11}{10}
    解释

    从原始的第二个方程出发。

    步骤依据

    视频中已给出。

    视频直接表达
  2. 公式
    34x⋅20+15y⋅20=1110⋅20\frac{3}{4}x \cdot 20 + \frac{1}{5}y \cdot 20 = \frac{11}{10} \cdot 20
    解释

    将方程中每一项都乘以公分母20。

    步骤依据

    等式的乘法性质。

    视频直接表达
  3. 公式
    604x+205y=22010\frac{60}{4}x + \frac{20}{5}y = \frac{220}{10}
    解释

    对分子执行乘法运算。

    步骤依据

    算术乘法。

    视频直接表达
  4. 公式
    15x+4y=2215x + 4y = 22
    解释

    通过用分子除以分母,将每个分数约简。

    步骤依据

    分数化简。

    视频直接表达
结论

第二个方程化简为15x+4y=2215x + 4y = 22。

通过消元法求解x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    教师将所列两个方程相加,写出18x=3618x = 36,然后得x=2x = 2。

  2. 声音
    观察依据

    他说:‘我们只需将两个方程相加。于是我得到18x……等于36,因此x等于2。’

严格证明
步骤
  1. 公式
    3x−4y=143x - 4y = 14
    解释

    从第一个化简后的方程开始。

    步骤依据

    页面上给出的方程。

    视频直接表达
  2. 公式
    15x+4y=2215x + 4y = 22
    解释

    从第二个化简后的方程开始。

    步骤依据

    页面上给出的方程。

    视频直接表达
  3. 公式
    (3x+15x)+(−4y+4y)=14+22(3x+15x)+(-4y+4y)=14+22
    解释

    将两个方程逐项相加。

    步骤依据

    当y的系数互为相反数时,可通过相加消元。

    依据视频推导
  4. 公式
    18x=3618x = 36
    解释

    y项相互抵消,x项合并。

    步骤依据

    算术化简。

    视频直接表达
  5. 公式
    x=2x = 2
    解释

    两边同时除以18。

    步骤依据

    解一个单变量的一次方程。

    视频直接表达
结论

消元步骤得出 x=2x = 2。

通过回代并消去分母推导出 y。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    教师将 x=2x = 2 代入 1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3,得到 1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3,再乘以 3 得到 3−2y=73 - 2y = 7,接着写出 -2y = 4,并解得 y=−2y = -2。

  2. 声音
    观察依据

    他逐条口述每个代数步骤,包括将所有项乘以3,再除以 -2。

严格证明
步骤
  1. 公式
    12(2)−23y=73\frac{1}{2}(2)-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
    解释

    将 x=2x = 2 代入第一个原始方程。

    步骤依据

    代入已知数值进行回代。

    视频直接表达
  2. 公式
    1−23y=731-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
    解释

    计算 (1/21/2)(2) = 1。

    步骤依据

    分数乘法与化简。

    视频直接表达
  3. 公式
    3−2y=73-2y=7
    解释

    将每一项都乘以3以消去分母。

    步骤依据

    利用公分母进行等价变形。

    视频直接表达
  4. 公式
    −2y=4-2y=4
    解释

    两边同时减去3。

    步骤依据

    将含 y 的项单独分离出来。

    视频直接表达
  5. 公式
    y=−2y=-2
    解释

    两边同时除以 -2。

    步骤依据

    求解一元一次方程。

    视频直接表达
结论

剩余的未知数为 y=−2y = -2,因此有序数对为 (2, -2)。

通过直接代入验证解对的正确性

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    完整可见的演算链依次为34(2)+15(−2)=1110\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)=\frac{11}{10}、64−25=1110\frac{6}{4}-\frac{2}{5}=\frac{11}{10}、3020−820=1110\frac{30}{20}-\frac{8}{20}=\frac{11}{10}、2220=1110\frac{22}{20}=\frac{11}{10}。

  2. 声音
    观察依据

    讲解顺序与演算步骤一致:代入、相乘、通分、相减、约分、得出结论(解是否正确)。

严格证明
步骤
  1. 公式
    34(2)+15(−2)\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)
    解释

    从第二个方程出发,将xx替换为2,并将yy替换为−2-2。

    步骤依据

    将候选解代入待验证的方程中进行检验。

    视频直接表达
  2. 公式
    64−25\frac{6}{4}-\frac{2}{5}
    解释

    分别计算每个乘积。

    步骤依据

    分数乘以整数时,仅分子被乘;−2-2的符号带入第二项。

    视频直接表达
  3. 公式
    3020−820\frac{30}{20}-\frac{8}{20}
    解释

    将两个分数都改写为分母为20的形式。

    步骤依据

    利用分别乘以55\frac{5}{5}和44\frac{4}{4}所得的等价分数,其数值不变。

    视频直接表达
  4. 公式
    2220\frac{22}{20}
    解释

    在保持公分母不变的前提下,对分子作减法运算。

    步骤依据

    同分母分数相减的法则。

    视频直接表达
  5. 公式
    1110\frac{11}{10}
    解释

    将结果约分为最简分数。

    步骤依据

    分子与分母同时除以它们的公因数2。

    视频直接表达
  6. 公式
    1110=1110\frac{11}{10}=\frac{11}{10}
    解释

    将化简后的等式左边与原方程的右边进行比较。

    步骤依据

    若得到一个成立的数值等式,则说明该候选数对满足该方程。

    视频直接表达
结论

有序数对(2,−2)(2,-2)满足所显示的方程,因此验证成功。

例题详解 · 4

含两个线性方程的分数示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲话者说:“因此,在第一个教程中,我将讲解一个分式例题。”

  2. 公式
    观察依据

    页面显示“分式例题”,其后跟着两个标有字母的方程。

  3. 公式
    观察依据

    方程 a) 是“1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3”,方程 b) 是“3/4x+1/5y=11/103/4 x + 1/5 y = 11/10”。

待核验内容
  1. 该片段并未求解任一方程。

  2. 视频未明确说明这两个方程是作为方程组还是作为独立的练习题出现;尽管主讲人指出,为消去分母,它们是被分别处理的。

题目

求解含有理系数的线性方程,首先消去分母。

已知条件
  1. 方程 a):12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}

  2. 方程 b):34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}

目标

为每个方程设置消去分数分母的第一步。

步骤
  1. 公式
    Write the two equations as a) 且 b).\text{Write the two equations as a) \text{且} b).}
    解释

    主讲人在讲解方法前先对两个方程进行了标注。

    步骤依据

    该信息直接来自手写内容与音频中的命名。

    视频直接表达
  2. 公式
    For equation a), identify the denominators.\text{For equation a), identify the denominators.}
    解释

    主讲人首先聚焦于方程 a),并指出其分母为2和3。

    步骤依据

    音频中明确讨论了方程 a) 以及介于2和3之间的分母。

    视频直接表达
  3. 公式
    Find Common Denominator\text{Find Common Denominator}
    解释

    书面计划指出,下一步是找出公分母。

    步骤依据

    写在方程下方的页面上。

    视频直接表达
  4. 公式
    × Multiply through\times \text{ Multiply through}
    解释

    书面计划指出,在找出公分母之后,应两边同乘。

    步骤依据

    写在页面上,并在音频中同步复述。

    视频直接表达
结果

本片段未给出最终解;仅完成了列式步骤。

检验

该片段在任何去分母方程或解出现之前就结束了,因此本段内无法进行验证。

求解系数为有理数的线性方程组

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    整个方程组及所有变形步骤均写在纸上。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者叙述了寻找公分母、两边同乘以及化简方程的过程。

题目

解下列线性方程组:a) 1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3,b) 3/4x+1/5y=11/103/4 x + 1/5 y = 11/10。

已知条件
  1. 方程 a):12x−23y=73\frac{1}{2}x - \frac{2}{3}y = \frac{7}{3}

  2. 方程 b):34x+15y=1110\frac{3}{4}x + \frac{1}{5}y = \frac{11}{10}

目标

将方程组转化为整数系数的形式,为求解做准备。

步骤
  1. 公式
    Common denominator for a) is 6\text{Common denominator for a) is } 6
    解释

    找出分母 2、3 和 3 的最小公倍数。

    步骤依据

    寻找公分母以消去分数。

    视频直接表达
  2. 公式
    12x⋅6−23y⋅6=73⋅6⇒3x−4y=14\frac{1}{2}x \cdot 6 - \frac{2}{3}y \cdot 6 = \frac{7}{3} \cdot 6 \Rightarrow 3x - 4y = 14
    解释

    将方程 a) 两边同乘 6 并化简。

    步骤依据

    等式的乘法性质与分数约分。

    视频直接表达
  3. 公式
    Common denominator for b) is 20\text{Common denominator for b) is } 20
    解释

    找出分母 4、5 和 10 的最小公倍数。

    步骤依据

    寻找公分母以消去分数。

    视频直接表达
  4. 公式
    34x⋅20+15y⋅20=1110⋅20⇒15x+4y=22\frac{3}{4}x \cdot 20 + \frac{1}{5}y \cdot 20 = \frac{11}{10} \cdot 20 \Rightarrow 15x + 4y = 22
    解释

    将方程 b) 两边同乘以20,然后化简。

    步骤依据

    等式的乘法性质与分数约分。

    视频直接表达
结果

变换后的方程组为3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22。

检验

讲解者指出,这个新方程组现在可用代入法或消元法求解。

例题:求解系数为有理数的线性方程组

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该页面展示了原始的分数方程组:1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3 和 3/4x+1/5y=11/103/4 x + 1/5 y = 11/10,然后给出化简后的整数方程组:3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22。

  2. 声音
    观察依据

    教师通过消元法求解该方程组,将 x=2x = 2 代入第一个原始方程,求得 y=−2y = -2,并开始在第二个方程中进行检验。

待核验内容
  1. 最终的验证步骤在本片段中未完成。

题目

利用页面上所示的化简后整数方程组,求解由原始方程 1/2x−2/3y=7/31/2 x - 2/3 y = 7/3 和 3/4x+1/5y=11/103/4 x + 1/5 y = 11/10 所构成的方程组。

已知条件
  1. 原始方程 a):12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}。

  2. 原方程 b):34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。

  3. 化简后的方程组为:3x−4y=143x-4y=14 和 15x+4y=2215x+4y=22。

目标

求满足该方程组的有序数对 (x, y),并开始验证。

步骤
  1. 公式
    3x−4y=14,15x+4y=223x - 4y = 14,\quad 15x + 4y = 22
    解释

    使用化简后的整数方程组,因为 y 的系数互为相反数。

    步骤依据

    为消元做准备。

    视频直接表达
  2. 公式
    18x=3618x = 36
    解释

    将两个方程相加,消去 y。

    步骤依据

    相反的系数在相加时相互抵消。

    视频直接表达
  3. 公式
    x=2x = 2
    解释

    解出 x。

    步骤依据

    两边同除以 18。

    视频直接表达
  4. 公式
    12(2)−23y=73\frac{1}{2}(2)-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
    解释

    将 x=2x=2 代入第一个原方程。

    步骤依据

    回代求 y。

    视频直接表达
  5. 公式
    1−23y=731-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3}
    解释

    化简代入后的项。

    步骤依据

    对应的式子为:(1/21/2)(2)=1。

    视频直接表达
  6. 公式
    3−2y=73-2y=7
    解释

    两边同乘3以消去分母。

    步骤依据

    通分去分母。

    视频直接表达
  7. 公式
    −2y=4-2y=4
    解释

    两边同时减去3。

    步骤依据

    将含 y 的项单独放在等式一侧。

    视频直接表达
  8. 公式
    y=−2y=-2
    解释

    两边同除以-2。

    步骤依据

    解出 y。

    视频直接表达
  9. 公式
    34(2)+15(−2)\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)
    解释

    开始将解代入第二个原方程进行检验。

    步骤依据

    教师陈述的验证步骤。

    视频直接表达
结果

解为(2,-2)

检验

教师从将(2,-2)代入第二个原方程开始检验,但视频片段在算术运算完成前结束。

将(2,−2)(2,-2)代入34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}进行验证。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    页面标题包含‘分数示例’,演算步骤为34(2)+15(−2)=1110\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)=\frac{11}{10}。

  2. 声音
    观察依据

    教师完整口述了整个验证过程,并以‘我们在此处是正确的’作为结尾。

题目

验证先前求得的解x=2x=2、y=−2y=-2是否满足所显示方程组的第二个方程。

已知条件
  1. 待验证的方程:34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。

  2. 候选值:x=2x=2、y=−2y=-2。

目标

检验将候选值代入后,该方程是否成立。

步骤
  1. 公式
    34(2)+15(−2)\frac{3}{4}(2)+\frac{1}{5}(-2)
    解释

    将已知数值代入等式左边。

    步骤依据

    直接代入以作验证。

    视频直接表达
  2. 公式
    64−25\frac{6}{4}-\frac{2}{5}
    解释

    计算两个乘积。

    步骤依据

    分数与整数相乘。

    视频直接表达
  3. 公式
    3020−820\frac{30}{20}-\frac{8}{20}
    解释

    通分为分母20。

    步骤依据

    通过分别乘以55\frac{5}{5}和44\frac{4}{4}得到的等价分数。

    视频直接表达
  4. 公式
    2220\frac{22}{20}
    解释

    对分子作减法。

    步骤依据

    同分母分数的减法。

    视频直接表达
  5. 公式
    1110\frac{11}{10}
    解释

    约分该分数。

    步骤依据

    约去公因数2。

    视频直接表达
结果

是的;左边化简后为1110\frac{11}{10},与右边一致,因此(2,−2)(2,-2)得证。

检验

最终比较结果为真命题1110=1110\frac{11}{10}=\frac{11}{10}。

图示与动画 · 10

书写章节标题

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    一只手在方格纸顶部书写标题。

  2. 公式
    观察依据

    可见文字为“第1.6节 解含有理数的线性方程”。

待核验内容
  1. 手写体中的具体间距和大小写略有不同,但文字内容清晰可辨。

图中对象
  1. 方格纸

  2. 手

  3. 钢笔

  4. 标题文字

变化过程
  1. 空白页面随即以本节名称作为标题。

不变量
  1. 镜头保持固定俯拍视角。

  2. 此时尚未出现任何公式。

数学含义

该画面在引入任何例题之前,即已明确本课主题。

书写分数例题的公式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    手写“分数例题”,随后在其下方添加两个带标签的公式。

  2. 公式
    观察依据

    两个公式依次显现:a) 12x−23y=73\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=\frac{7}{3} 和 b) 34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}。

图中对象
  1. 标题“分数例题”

  2. 公式 a)

  3. 公式 b)

  4. 钢笔

  5. 纸张

变化过程
  1. 新增一个子标题。

  2. 两个方程依次写出。

  3. 页面从仅含标题变为呈现一道例题的解题框架。

不变量
  1. 在此区间内,方程始终保持分式形式。

数学含义

画面引入一个具体实例,后续片段将围绕该实例展开分析。

书写消去分母的方案

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    手在方程下方书写一条简短的方法说明。

  2. 公式
    观察依据

    可见的说明文字为“找公分母”,随后是“x 两边同乘”。

待核验内容
  1. “两边同乘”前的符号是一个以“x”书写的乘号。

图中对象
  1. 方法说明

  2. 乘号

  3. 纸张

变化过程
  1. 示例下方添加了一个步骤提示。

不变量
  1. 尚未展示方程的代数变形。

数学含义

图示记录了预期的下一步:通过两边同乘一个公分母来消去分母。

在坐标纸上书写解题步骤

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    视频全程中,一只手在坐标纸上书写数学方程与解题步骤。

图中对象
  1. 手

  2. 笔

  3. 坐标纸

  4. 数学方程

变化过程
  1. 手写出初始的方程组。

  2. 手写出对方程 a) 进行乘法运算的步骤。

  3. 手写出简化后的方程 a)。

  4. 手写出方程 b) 的乘法运算步骤。

  5. 手写出简化后的方程 b)。

不变量
  1. 镜头角度固定在方格纸上。

  2. 光照保持一致。

数学含义

画面逐步呈现消去线性方程组中分母所需的代数变形过程。

新书写前的静态工作表布局

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    一张手写稿标题为“第1.6节 含有有理数的线性方程求解”,顶部列出两个原始分式方程、它们去分母后的形式,下方则给出化简后的方程组:3x-4y=14 和 15x+4y=22。

图中对象
  1. 标题行

  2. 原始方程 a) 和 b)

  3. 去分母后的中间方程

  4. 化简后的方程组:3x−4y=143x - 4y = 14 和 15x+4y=2215x + 4y = 22

变化过程
  1. 最开始并未引入任何新数学内容;该页面已预先呈现了例题的初始设定。

不变量
  1. 原始的分式方程始终可见。

  2. 化简后的整系数方程组始终可见。

数学含义

视觉排版将题目陈述与解题过程明确分隔,使消元法的准备步骤在任何新步骤书写前即清晰呈现。

页面上动态演示消元步骤

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    笔迹依次写出“用消元法求解”,接着是“将两个方程相加”,在方程组下方画一条横线,然后写出 18x=3618x = 36,再写出 x=2x = 2。

图中对象
  1. 由两个方程组成的方程组

  2. 书面指令:“用消元法求解”

  3. 求和行

  4. 结果:18x=3618x = 36

  5. 结果:x=2x = 2

变化过程
  1. 相加后,y 项在视觉上消失。

  2. 一个新的一元方程出现在方程组下方。

  3. 下一行中,x 被单独分离出来。

不变量
  1. 原始的两个方程保留在新演算过程的上方。

  2. 正在演示的运算是方程相加。

数学含义

书写顺序展现了消元法的因果结构:先对齐方程,再相加,接着消去互为相反数的项,最后求解剩余的方程。

动画演示回代与清除分母

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    笔迹写出‘已知 x=2x = 2,求 y’,然后代入 1/2(2)−2/3y=7/31/2(2) - 2/3 y = 7/3,化简为 1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3,两边同乘 3 得到 3−2y=73 - 2y = 7,再写出 -2y = 4 和 y=−2y = -2。

图中对象
  1. 指令:已知 x=2x = 2,求 y 的值

  2. 代入后的方程

  3. 化简后的方程

  4. 去分母后的方程

  5. 最终的 y 值

变化过程
  1. 将 x 替换为 2。

  2. 通过两边同乘 3 去掉分数。

  3. 方程逐步变形,直至 y 被单独分离出来。

不变量
  1. 所选方程为第一个原始方程。

  2. 每一行新方程都是前一行方程的等价变形。

数学含义

图示过程直观展示了:如何将已知变量值代入原始分式方程,并逐步化简为仅含一个未知数的简单线性方程。

解的陈述及验证的开始

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    笔迹写出“解(2, -2)”,随后在左下方开始验算,写下 3/4(2)+1/5(−2)3/4(2) + 1/5(-2) …

待核验内容
  1. 检查表达式在视频片段结束时仍未完成。

图中对象
  1. 有序数对(2,-2)

  2. 使用第二个原方程进行检查表达式

变化过程
  1. 求得的数值被整理为一个有序数对。

  2. 在未使用的方程中另起一行进行新的验证。

不变量
  1. 解数对仍为(2,-2)。

  2. 验证过程使用第二个原方程。

数学含义

页面从求解阶段过渡到验证阶段,表明:仅找出一个候选数对并非最终的数学步骤,必须通过代入确认才算完成。

静态手写工作表视图

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    一张方格纸填满画面:顶部标题为‘第1.6节 解含有理数的线性方程及分数示例’,中部为已解出的方程组,左下角补充了验证过程。

图中对象
  1. 方格纸工作表

  2. 手写标题:第1.6节 解含有理数的线性方程

  3. 手写字幕:分数示例

  4. 先前写好的方程组求解过程

  5. 左下角的验算运算

变化过程
  1. 随着教师书写验算,新行依次添加在已有演算内容的下方。

  2. 接近结尾时,纸张向上滑动,使下方更多书写内容保持在画面中。

不变量
  1. 摄像机始终保持固定俯拍视角。

  2. 上方先前完成的求解过程持续可见,而新的验算过程则在其下方书写。

数学含义

视觉布局将先前的求解过程与当前的验算步骤分隔开,使该片段起到验证已得答案的作用,而非重新求解。

验算运算的逐步书写过程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    手先写出64\frac{6}{4},再写出−25-\frac{2}{5},接着写出转换后的分数3020\frac{30}{20}和820\frac{8}{20},然后写出2220\frac{22}{20},最后写出1110\frac{11}{10}。

图中对象
  1. 笔尖

  2. 依次手写的分数

  3. 连接各步骤的等号

变化过程
  1. 每一行新式子都依赖于前一行:先算乘积,再通分重写,然后相减,最后约分。

不变量
  1. 目标右侧表达式1110\frac{11}{10}从验算一开始便已出现。

  2. 代入的数值22和−2-2在整个计算过程中保持不变。

数学含义

书写顺序在视觉上编码了代数操作流程:代入、化简乘积、等价地改写分数、相减、约分、比较。

易错点 · 6

所提及的系数类型并非全部在此处演示。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者在列举可能的系数形式时提到“甚至可能包括根式之类的东西”。

  2. 公式
    观察依据

    本片段中实际写出的仅是含分数系数的方程。

误区

人们或许会从口头列举中推断,本段正在求解含根式、小数及括号形式的方程。

说明

本片段中仅书写并讨论了一个分数例子;根式与小数仅在口头提及为其他可能情形,并未演示。

乘以公分母时出现的符号错误

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话人说:‘哎呀,这里应该是个加号,对吧?加号,加号,务必避免这类错误。’

  2. 公式
    观察依据

    说话人将方程 b) 的中间步骤中一个已写出的减号更正为加号。

误区

当各项乘以公分母时,容易不小心把加号错写成减号,或反之。

说明

乘以公分母前后,需仔细核对每一项的符号,确保方程仍保持等价。

假设消元法总能立即奏效

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,这种情况并不总是如此,有时需要先进行一些变形处理。

误区

学习者可能误以为任何线性方程组都只需将所给方程直接相加即可求解。

说明

直接相加在此处可行,仅因为 y 的系数已互为相反数;否则必须先对两个方程进行变形处理。

将所求得的数对视为自动正确

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师将检验称为最后一步,以此确认答案正确无误。

误区

学生可能在得到(2,-2)后便停止解题,并认为无需再做进一步验证。

说明

视频明确示范了最终检验步骤:将该数对代入另一个原始方程中。

误将等价分数的改写理解为数值变化

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师明确提醒,乘以 55\frac{5}{5} 或 44\frac{4}{4} is multiplying by one, so you are not changing the value.

误区

学生可能认为将64\frac{6}{4}改为3020\frac{30}{20}或将25\frac{2}{5}改为820\frac{8}{20}会改变数值。

说明

视频强调,这些是通过乘以1的不同形式所得到的等价分数,因此数值保持不变,而分母则变得适合相减。

试图直接相减分母不同的分数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    他说,这里必须通分,才能对这两个分数作相减。

误区

学习者可能尝试在未先重写的情况下,直接相减64\frac{6}{4}和25\frac{2}{5}。

说明

该片段表明,减法被推迟到两个分数都具有分母20之后才进行,此时仅对分子执行减法运算。

概念关系 · 14

主题:求解系数为有理数的线性方程 → 含两个线性方程的分数示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者首先陈述了总体主题,随后说道:“因此,在第一个教程中,我将讲解一个分数例子。”

  2. 公式
    观察依据

    书面标题之后,紧接着写有“分数例子”及两个方程。

应用
解释

求解含分数系数的线性方程这一总体主题,通过屏幕上展示的分式例题得以具体呈现。

含两个线性方程的分数示例 → 方法:通过寻找公分母并两边同乘来消去分母

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在展示方程之后,主讲人说明首要目标是消去分母。

  2. 公式
    观察依据

    手写注释“找公分母”和“× 两边同乘”直接出现在例题下方。

应用
解释

该例题引出了通过找公分母并两边同乘来消去分数系数的具体方法。

提及系数的有理数形式 → 含两个线性方程的分数示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人将分数列为有理数可能的表现形式之一。

  2. 公式
    观察依据

    所写的例题使用了分数系数。

特例
解释

屏幕上展示的例题属于主讲人提到的有理系数形式这一更广泛集合中的分式情形。

线性方程组中消去分母的方法 → 简化后第一个方程的推导过程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话人先讲解通用方法,再将其应用于具体方程。

应用
解释

消去分母的一般方法被用于推导出化简后的第一个方程。

线性方程组中消去分母的方法 → 简化后第二个方程的推导过程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者先说明一般方法,再将其应用于具体的方程。

应用
解释

消去分母的一般方法被用于推导出化简后的第二个方程。

简化后第一个方程的推导过程 → 消去分母后对方程进行化简

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者说:‘然后我们化简这个方程。’

证明依赖
解释

化简后方程的推导依赖于通分后两边同乘的化简方法。

适用于已整理线性方程组的消元法 → 回代至原方程

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    通过消元法得到 x=2x=2 后,教师表示接下来将利用已知的 x=2x=2 求解 y。

  2. 公式
    观察依据

    下一步书面步骤是将 x=2x=2 代入第一个原始方程。

应用
解释

消元法先得出一个变量的值,再通过回代法将该结果代入以确定另一个变量的值。

回代至原方程 → 消去单变量方程中的分母

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    代入后得到 1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3,教师两边同乘 3,从而得到 3−2y=73 - 2y = 7。

  2. 声音
    观察依据

    他解释说,通过使用公分母 3 来消去分母。

应用
解释

回代法会生成一个含分数的一元方程,而消去分母是简化该方程的方法。

回代至原方程 → 在未使用的方程中检验方程组的解

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,最后一步是通过代入另一个方程进行检验,以此确认答案正确。

  2. 公式
    观察依据

    他开始将(2, -2)代入第二个原始方程。

应用
解释

通过代入法求得有序数对后,下一步是将其代入剩余的原始方程进行验证。

适用于已整理线性方程组的消元法 → 消去单变量方程中的分母

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该页面上方显示原始的分式方程,下方显示化简后的整数方程组,并用箭头表示转化过程。

待核验内容
  1. 该片段并未重新推导这一化简过程;化简结果在一开始便已写在页面上。

先修
解释

消元法是在原始有理方程组通过去分母转化为整数方程组之后才应用的。

将已求得的解代回原方程 → 分数与整数相乘

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    验证过程从代入数值开始,随后才进行分数乘法运算。

先修
解释

只有在将候选值代入方程后,才能开始算术化简。

利用公分母对分数作减法 → 同分母分数的减法

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者指出,要减去这两个分数,需要先找到一个公分母;随后在重写分数后执行减法。

先修
解释

同分母减法仅在分数被转换为分母20之后才应用。

问题定位 · 15

本片段中,第1.6节涵盖什么主题?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    开场旁白陈述了本教程的主题。

  2. 公式
    观察依据

    页面上可见标题文字。

涉及知识点
  1. 主题:求解系数为有理数的线性方程

如何开始求解含有分数系数的线性方程?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人说明首要目标是消去分母。

  2. 公式
    观察依据

    手写注释写着“找公分母”和“× 两边同乘”。

涉及知识点
  1. 方法:通过寻找公分母并两边同乘来消去分母

分数示例中展示的两个例题方程是什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    两个方程都清晰地写在页面上。

涉及知识点
  1. 含两个线性方程的分数示例

在消去分母时,这两个方程是一起处理还是分别处理?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者说明每个方程均独立处理。

涉及知识点
  1. 在消去分母时,每个方程均被独立处理。

如何从含有有理系数的线性方程中消去分母?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者解释了寻找公分母并两边同乘的过程。

涉及知识点
  1. 线性方程组中消去分母的方法
  2. 简化后第一个方程的推导过程
  3. 简化后第二个方程的推导过程

当一个方程中含有多个分式时,如何确定应使用的正确公分母?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者明确求出了两个方程的公分母6和20。

涉及知识点
  1. 线性方程组中消去分母的方法

在两边同乘以消去分母的过程中,需警惕的常见错误是什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者纠正了一个符号错误,并提醒注意此类错误。

涉及知识点
  1. 乘以公分母时出现的符号错误

本例中,为何能直接将两个方程相加以消去 y?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师解释道:由于一个方程中含负的4y,另一个方程中含正的4y,因此可直接将两个方程相加。

涉及知识点
  1. 适用于已整理线性方程组的消元法

求出 x=2x = 2 后,教师为何选择代入原始方程而非化简后的方程组?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师说,他们可以任选其中一个原始方程,再将解代入第一个原始方程。

涉及知识点
  1. 回代至原方程

为何要将方程1−2/3y=7/31 - 2/3 y = 7/3两边同乘3?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出公分母为3,并需将整个方程两边同乘3。

涉及知识点
  1. 消去单变量方程中的分母

为什么要在另一个原始方程中检验解,而不是在已经用过的那个方程中检验?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师表示最后一步是通过检验来确认结果正确,并将使用另一个方程进行验算。

涉及知识点
  1. 在未使用的方程中检验方程组的解

如何验证一个有序数对是否满足含分数的线性方程?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    教师指出,当算术运算结果吻合时,我们就知道此处是正确的。

  2. 公式
    观察依据

    该页面展示了代入34x+15y=1110\frac{3}{4}x+\frac{1}{5}y=\frac{11}{10}的过程。

涉及知识点
  1. 将已求得的解代回原方程
  2. 通过导出一个真命题来验证解
覆盖情况与待核验内容

已覆盖 · 讲话开始前有简短的停顿;除教程初始设置外,不包含任何数学内容。

已覆盖 · 口述引言与手写章节标题共同确立了本课主题:求解含有有理系数的线性方程。

已覆盖 · 说话者列举了可能的有理系数形式,例如分数、小数、括号、二项式分子以及根式。

已覆盖 · 主讲人写下“分数示例”及两个方程 a) 和 b)。

已覆盖 · 说话者解释首要目标是消去分母,强调每个方程独立处理,并写出计划:先找出公分母,再将方程两边同乘该公分母。

已覆盖 · 整个片段涵盖了从线性方程组中消去分母的方法及其应用。

已覆盖 · 页面已显示原始的分式方程组、去分母后的形式,以及化简后的整数方程组;教师介绍消元法为首选方法。

已覆盖 · 教师解释:y 的系数互为相反数,因此可直接相加;写出消元步骤,并推导出 x=2x = 2。

已覆盖 · 将 x=2x = 2 代入第一个原始方程,两边同乘 3 去分母,解得 y=−2y = -2。

已覆盖 · 写出解 (2, -2),教师开始在第二个原始方程中进行检验;视频片段在此处结束,检验尚未完成。

已覆盖 · 该片段以代入验证式开头,并陈述y=−2y=-2将得出1110\frac{11}{10}。

已覆盖 · 教师从代入后的乘积中计算出64\frac{6}{4}和−25-\frac{2}{5}。

已覆盖 · 他解释了通分的必要性,并利用55\frac{5}{5}和44\frac{4}{4}重写这两个分数。

已覆盖 · 片段展示了减法运算、化简为1110\frac{11}{10},以及最终确认解是正确的过程。

已覆盖 · 本片段未引入新的数学内容;主讲人将页面上滑,并宣布下一讲将使用分子为二项式的分数。

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