請輸入一元一次方程式 ax + b = cx + d 的係數。下方的式子和輸入欄連動,直接改寫係數的部分也能計算。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入係數,就能附移項過程,解出 \(ax + b = cx + d\) 形式的一元一次方程式
- 解會同時以 \(\dfrac{2}{3}\) 這種約分好的分數(精確值)和小數顯示,也會顯示驗算(把解代入,確認左式和右式的值相同)
- 兩邊 \(x\) 的係數相同時的「無解」「無限多解(任何數都是解)」,也會附上理由判定
- 計算機會顯示和手寫一樣的方程式,也可以直接改寫係數的部分來計算
- 係數除了小數、負數,也可以輸入 3/4 這樣的分數
- 計算結果也會顯示 \(y = \)(左式)和 \(y = \)(右式)兩條直線的圖形,可以用眼睛確認交點的 \(x\) 座標=解
這個計算有什麼用?
「月租貴但單價便宜的方案 A」和「月租便宜但單價貴的方案 B」哪個划算,分界點正是 \(ax + b = cx + d\) 形式的一元一次方程式。例如月租 NT$300 加每 GB NT$30 的方案,和月租 NT$150 加每 GB NT$60 的方案,解 \(30x + 300 = 60x + 150\) 得 \(x = 5\)(GB)。每月用量超過 5 GB 的人選前者比較划算。
電費方案、健身房方案、買斷和訂閱的比較等,「固定費用+單價 × 數量」之間的比較,全都是這個計算。
追趕先出發的人時,「幾分鐘後追上」就是求兩人走過的距離相等時刻的一元一次方程式。例如弟弟以分速 60 m 離開家,9 分鐘後哥哥騎腳踏車(分速 240 m)去追,哥哥出發 \(t\) 分鐘後,弟弟走了 \(60t + 540\)(m),哥哥騎了 \(240t\)(m)。解 \(60t + 540 = 240t\) 得 \(t = 3\)(分鐘)時追上。
這是國中七年級應用題的經典題型,也和估算會合、物流車輛會合時間的想法相同。
商店和工廠會用一元一次方程式求「賣幾個才會賺錢」(損益兩平點)。例如一個賣 NT$200 的商品,材料費一個 NT$80,房租等固定費用每月 12 萬元,營收和費用相等的個數是解 \(200x = 80x + 120000\) 得 \(x = 1000\)(個)。每月 1,000 個就是賺錢和虧錢的分界。
規劃新事業或新商品時,這個計算是最先要確認的基本指標。
美國等地使用的華氏溫度,可以用攝氏溫度 \(C\) 表示成「華氏 = \(1.8C + 32\)」。求「華氏 86 度是攝氏幾度?」就等於解一元一次方程式 \(1.8C + 32 = 86\),移項得 \(1.8C = 54\),兩邊同除以 1.8,就知道 \(C = 30\)(度)。
「知道換算公式,但想反過來求」的情況(單位換算、反推費用等),都是在解一元一次方程式。
手邊金額和每月存款金額不同的兩個人,存款什麼時候會一樣多,也能用一元一次方程式算出來。例如弟弟現在有 NT$1,000、每月存 NT$300,哥哥現在有 NT$4,000、每月存 NT$100,解 \(300m + 1000 = 100m + 4000\) 得 \(m = 15\)(個月後)兩人一樣多。
「增加方式不同的兩個量什麼時候會相等」這種存錢、達成目標的計畫,就是這個公式貼近生活的用法。
公式與圖形
符號與用語解說
符號
| \(x\) | x | 表示要求的數(未知數)的文字,就像「還不知道的數的容器」。解方程式,就是求出 \(x\) 裡要放的數。用 \(x,\ y,\ z\) 等字母表後面的字母表示未知數的寫法,據說是數學家笛卡兒開始的。 |
| \(a,\ c\) | a、c | \(x\) 的係數(\(x\) 前面的數)。在這個頁面,\(a\) 是左式、\(c\) 是右式 \(x\) 的係數。表示「已知的數」時,習慣用字母表前面的字母 \(a,\ b,\ c\)。 |
| \(b,\ d\) | b、d | 常數項(只有數字的項)。在這個頁面,\(b\) 是左式、\(d\) 是右式的常數項。 |
| \(=\) | 等號 | 等號,表示左式和右式相等。據說是 16 世紀的數學家 Robert Recorde 認為「沒有什麼比兩條平行線更相等」而開始使用的。變形方程式時,最重要的就是不破壞這個「相等」的關係。 |
| \(0 \times x\) | 0 乘以 x | 整理兩邊 \(x\) 的係數相同的方程式時出現的形式。不管 \(x\) 代入什麼數,值都是 0,所以右式是 0 就是「任何 \(x\) 都成立」,不是 0 就是「任何 \(x\) 都不成立」。 |
用語
| 等式 | 用等號「=」連接兩個式子的式子,表示「左式和右式相等」的關係。 |
| 方程式 | 只有在文字(未知數)代入特定的數時才成立的等式。例如 \(x + 3 = 5\) 只有在 \(x = 2\) 時成立。 |
| 一元一次方程式 | 只含一個未知數、且未知數只有 1 次方(\(x\))的方程式,不含 \(x^2\) 等 2 次方以上的項。整理後一定能寫成 \(ax + b = cx + d\) 的形式。台灣在國中七年級學習。 |
| 解 | 使方程式成立的未知數的值。「解」方程式,就是求出所有的解。 |
| 左式 | 等號左邊的式子,和右式合稱兩邊。 |
| 右式 | 等號右邊的式子,和左式合稱兩邊。 |
| 移項 | 把等式的項變號後移到另一邊。是把「兩邊同加、同減一個數」這個等量公理合成一步的寫法。 |
| 等量公理 | 兩邊同加、同減、同乘一個數,或同除以一個不是 0 的數,等式仍然成立的規則(日本稱為「等式的性質」)。解方程式的變形,全都以這個規則為根據。 |
| 項 | 用加號、減號把式子分開後的每一塊。\(3x + 2\) 的項是 \(3x\) 和 \(2\) 這 2 個。 |
| 係數 | 文字前面的數。\(3x\) 的 3 就是係數。像 \(x\) 這樣沒寫數字的項,係數看成 1。 |
| 常數項 | 像 \(3x + 2\) 的 2 這樣,不含文字的「只有數字的項」。因為不管 \(x\) 是什麼值都不變(固定=常數),所以這樣稱呼。 |
| 未知數 | 值還不知道、接下來要求的數。在方程式中常用 \(x\) 表示。 |
| 同類項 | 文字部分相同的項。\(3x\) 和 \(-x\) 是同類項,可以把係數相加減,合併成 \(2x\)。 |
| 恆等式 | 文字代入任何數都成立的等式。例如 \(2x + 1 = 2x + 1\) 是恆等式,當作方程式來解,就是「無限多解」。 |
| 驗算 | 把求出的解代入原本的方程式,確認左式和右式的值是否真的相同。可以發現移項或除法時的正負號錯誤。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「理解意思」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議先了解的基礎知識。
卡住的時候,回到這裡的內容複習是最快的方法。
| 正負數(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 代數式(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 等式的意義(國小高年級~國中七年級,10~13 歲) |
|
| 分數的計算(國小五年級~國中七年級,10~13 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 左式 x 的係數 a | 3 |
| 左式的常數項 b | 2 |
| 右式 x 的係數 c | 1 |
| 右式的常數項 d | 10 |
| x 的係數的差 a−c | =B1-B3 |
| 數字項的差 d−b | =B4-B2 |
| 解 x =(d−b)÷(a−c) | =B6/B5 |
| 要移項的數 b | 3 |
| 右式的數 d | 5 |
| 解 x = d − b | =B2-B1 |
| 左式 x 的係數 a | 2 |
| 左式的常數項 b | 3 |
| 右式 x 的係數 c | 2 |
| 右式的常數項 d | 5 |
| x 的係數的差 a−c | =B1-B3 |
| 數字項的差 d−b | =B4-B2 |
| 判定 | =IF(B5<>0,"恰有一解",IF(B6=0,"無限多解","無解")) |
第 1 個表是解 3x + 2 = x + 10 的例子,解是「(10 − 2)÷(3 − 1)= 4」。請把係數改成您自己方程式的數值。
第 2 個表是確認 x + 3 = 5 移項的例子,解是「5 − 3 = 2」。
第 3 個表是 2x + 3 = 2x + 5 的例子,x 的係數的差是 0、數字項的差是 2,所以判定是「無解」。
用 Google 試算表計算的方法
| 左式 x 的係數 a | 3 |
| 左式的常數項 b | 2 |
| 右式 x 的係數 c | 1 |
| 右式的常數項 d | 10 |
| x 的係數的差 a−c | =B1-B3 |
| 數字項的差 d−b | =B4-B2 |
| 解 x =(d−b)÷(a−c) | =B6/B5 |
| 要移項的數 b | 3 |
| 右式的數 d | 5 |
| 解 x = d − b | =B2-B1 |
| 左式 x 的係數 a | 2 |
| 左式的常數項 b | 3 |
| 右式 x 的係數 c | 2 |
| 右式的常數項 d | 5 |
| x 的係數的差 a−c | =B1-B3 |
| 數字項的差 d−b | =B4-B2 |
| 判定 | =IF(B5<>0,"恰有一解",IF(B6=0,"無限多解","無解")) |
用 Python 計算的方法
from fractions import Fraction
# ax + b = cx + d 的係數(3/4 這樣的分數可以寫成 Fraction(3, 4))
left_x_coef = Fraction(3) # 左式 x 的係數 a
left_const = Fraction(2) # 左式的常數項 b
right_x_coef = Fraction(1) # 右式 x 的係數 c
right_const = Fraction(10) # 右式的常數項 d
# 移項整理後的形式 (a−c)x = d−b
coef_diff = left_x_coef - right_x_coef
const_diff = right_const - left_const
if coef_diff != 0:
solution = const_diff / coef_diff
print(f"解(分數): x = {solution}")
print(f"解(小數): x = {float(solution)}")
elif const_diff == 0:
print("無限多解")
else:
print("無解")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
x = (d − b)/(a − c)
x = \frac{d - b}{a - c}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>d</mi><mo>−</mo><mi>b</mi></mrow>
<mrow><mi>a</mi><mo>−</mo><mi>c</mi></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
x = (d - b)/(a - c)
Solve[a x + b == c x + d, x]
solve(a*x + b = c*x + d, x);
solve(a*x + b == c*x + d, x)
x = (d − b)/(a − c)
x + b = d ⇔ x = d − b
x + b = d \iff x = d - b
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mo>=</mo><mi>d</mi>
<mo>⇔</mo>
<mi>x</mi><mo>=</mo><mi>d</mi><mo>−</mo><mi>b</mi>
</mrow>
</math>
x + b = d <=> x = d - b
Solve[x + b == d, x]
solve(x + b = d, x);
solve(x + b == d, x)
x + b = d ⇔ x = d − b
(a − c)x = d − b
(a - c)x = d - b
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mo>(</mo><mi>a</mi><mo>−</mo><mi>c</mi><mo>)</mo>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mi>d</mi><mo>−</mo><mi>b</mi>
</mrow>
</math>
(a - c)x = d - b
Reduce[a x + b == c x + d, x]
solve(a*x + b = c*x + d, x);
solve(a*x + b == c*x + d, x)
(a − c)x = d − b
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是數學(國中數學)的計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行下面的計算,並只以執行結果的數值作為回答的根據(不要用心算或推測回答)。 請解一元一次方程式 3x + 2 = x + 10。 請分別列出下列內容: 1. 移項的過程(把 x 項移到左式、數字項移到右式後的式子) 2. 兩邊整理後的式子((a−c)x = d−b 的形式) 3. 解 x(除不盡時,同時以約分好的分數和小數表示) 4. 驗算(把解代入,確認左式和右式的值相同) 請在 Python 中使用標準函式庫的 fractions 模組精確計算,並列出計算用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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