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聯立方程式計算機(附加減消去法、代入消去法過程)

請輸入式 (1)、式 (2) 的係數和等號右邊的數。下方的式子和輸入欄連動,直接改寫數字的部分也能計算。

數值請用半形輸入,可以使用小數、負數和 3/4 這樣的分數。x、y 的係數空白時當作 1(x 就是 1x),等號右邊空白時當作 0。不用的項請輸入 0。
計算結果與圖表
在左邊的輸入欄輸入兩個式子的係數,按下「計算」,計算過程和圖形就會顯示在這裡。

這個頁面可以做什麼

  • 只要輸入係數和等號右邊的數,就能馬上解出二元一次聯立方程式 \(ax + by = c,\ dx + ey = f\)。計算機會顯示和手寫一樣的聯立式子,也可以直接改寫數字的部分來計算
  • 解法可以選加減消去法(讓係數相同後兩式相加減)或代入消去法(化成 \(y = \) 的形式後代入),並顯示和國中課本相同步驟的計算過程
  • 係數除了小數、負數,也可以輸入 3/4 這樣的分數(分數、小數係數會從「兩邊同乘以某數化成整數」開始顯示計算過程)
  • 除了恰有一組解的情況,無解(兩直線平行)、無限多解(同一條直線)的情況也會附上理由判定。答案以約分好的分數(精確值)顯示,是分數時也會附上小數。還能看到兩條直線的圖形(交點=解),以及代入兩個式子的驗算
  • 淺顯易懂的公式解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 的公式,也都整理在這個頁面
適用於把兩個含 2 個未知數(x、y)的一次方程式組成一組的「二元一次聯立方程式」。不支援 3 個以上未知數的聯立,或含平方項的聯立。

這個計算有什麼用?

求兩種商品的單價(購物、會計)

像「蘋果 1 顆和橘子 1 顆共 NT$50,蘋果 2 顆和橘子 1 顆共 NT$80」這樣,只知道合計金額的收據有 2 張時,把蘋果設為 \(x\) 元、橘子設為 \(y\) 元,就能列出 \(x + y = 50\)、\(2x + y = 80\) 的聯立方程式,算出蘋果 30 元、橘子 20 元的單價。
「沒寫個別價格,但知道組合的合計」這種情況,在會計拆分明細或分析估價單時也常出現,是聯立方程式最經典的應用。

求資費方案的分界點(手機、電費、訂閱)

月租 NT$150 加每 GB NT$50 的方案 A,和月租 NT$300 加每 GB NT$20 的方案 B,把月費設為 \(y\) 元、上網用量設為 \(x\) GB,就是 \(y = 50x + 150\)、\(y = 20x + 300\) 兩個式子,聯立求解就知道 \(x = 5\)(GB)時月費同樣是 400 元。
也就是說「用量超過 5 GB 就選方案 B 比較划算」。求兩直線交點=分界點的計算,比較電費或訂閱方案時也能同樣使用(假設費用隨用量成比例增加的方案)。

求走路和跑步的距離(上學、通勤)

從家到車站 1,500 m。以分速 60 m 走路,中途改以分速 150 m 跑步,15 分鐘到達時,把走路的距離設為 \(x\) m、跑步的距離設為 \(y\) m,可以列出距離的式子 \(x + y = 1500\) 和時間的式子 \(\dfrac{x}{60} + \dfrac{y}{150} = 15\)。解得走路 500 m、跑步 1,000 m。
「合計」和「由分配決定的另一個量(時間、費用等)」兩個條件湊齊,就會變成聯立方程式——這個題型不只用在速率問題,用途很廣。

混合不同濃度溶液的配方計算(烹飪、製造、農業)

想把濃度 5% 和 10% 的食鹽水混合,做出 300 g 的 8% 食鹽水時,把 5% 的設為 \(x\) g、10% 的設為 \(y\) g,可以列出總量的式子 \(x + y = 300\) 和食鹽量的式子 \(0.05x + 0.1y = 24\)(300 g 的 8%=24 g),解得 5% 的 120 g、10% 的 180 g。
稀釋漂白水、調配消毒液或肥料、金屬合金等,「把 2 種材料混合成目標濃度」的場合,廣泛使用這個計算。

求損益兩平點(開店、商業)

一個賣 NT$200 的商品,材料費一個 NT$120,每月房租等固定費用 24,000 元時,把每月銷售數設為 \(x\) 個、金額設為 \(y\) 元,求營收的式子 \(y = 200x\) 和費用的式子 \(y = 120x + 24000\) 的交點,得 \(x = 300\) 個、\(y = 6\) 萬元。就知道每月 300 個是賺錢和虧錢的分界(損益兩平點)。
這是擬定事業計畫或訂價時最先確認的數字之一,內容就是聯立方程式本身(前提是售價和成本不隨數量改變)。

公式與圖形

二元一次聯立方程式與它的解
圖形
數學寫法 (一般的數學式)
\(ax + by\) \(=\) \(c\)
\(dx + ey\) \(=\) \(f\)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
① 式 (1) 的左式(\(x\) 項與 \(y\) 項的和) \(=\) ② 式 (1) 右式的常數 \(c\)
③ 式 (2) 的左式(\(x\) 項與 \(y\) 項的和) \(=\) ④ 式 (2) 右式的常數 \(f\)
用文字讀公式
① 式 (1) 的左式(\(x\) 項與 \(y\) 項的和) 等於
② 式 (1) 右式的常數 \(c\) ,以及
③ 式 (2) 的左式(\(x\) 項與 \(y\) 項的和) 等於
④ 式 (2) 右式的常數 \(f\) ,能讓這兩個式子同時成立的 \(x,\ y\),就稱為「解」
簡單範例
以 (1) \(x + y = 5\)、(2) \(2x - y = 1\) 為例,能讓兩式同時成立的只有 \(x = 2,\ y = 3\) 這一組:
式 (1) 的左式 \(x + y\) \(=\) 式 (1) 的右式 \(5\)
式 (2) 的左式 \(2x - y\) \(=\) 式 (2) 的右式 \(1\)
\(x = 2,\ y = 3\)
\(2 + 3 = 5\)
\(2 \times 2 - 3 = 1\)
思考重點
只有 \(x + y = 5\) 一個式子時,能讓它成立的組合有 \((1,\ 4)\)、\((2,\ 3)\)、\((0.5,\ 4.5)\)……無限多組。再加上「另一個式子也要同時成立」的條件,答案就被縮小到一組。 用圖形來想,讓一個式子成立的點會形成一條直線,聯立方程式的解就是「兩條直線相交的點(交點)」的座標。所以兩直線平行就無解,兩直線完全重合就有無限多解。
加減消去法(讓係數相同後兩式相減)
數學寫法 (一般的數學式)
\((ax + by)\) \(-\) \((ax + ey)\) \(=\) \(c - f\)
\((b - e)y\) \(=\) \(c - f\)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
① 式 (1) 的左式 \(-\) ② 式 (2) 的左式(\(x\) 的係數已和式 (1) 相同) \(=\) ③ 兩個右式的差 \(c - f\)
④ \(x\) 消失、只剩 \(y\) 的式子 \(=\) 兩個右式的差 \(c - f\)
用文字讀公式
① 先讓兩式 \(x\) 的係數相同,從 式 (1) 的左式
② 減去 \(x\) 的係數已和式 (1) 相同的式 (2) 左式 (兩個右式也同樣相減),
③ 右式會是 兩個右式的差 \(c - f\) ,
④ 左式的 \(ax\) 互相抵消,只留下 \(x\) 消失、只剩 \(y\) 的式子 。接著兩邊同除以 \(y\) 的係數,就能求出 \(y\)
簡單範例
消去 (1) \(x + y = 5\)、(2) \(2x - y = 1\) 的 \(y\)。\(y\) 的係數是 \(+1\) 和 \(-1\)(絕對值相同、正負號相反),不必再調整,直接兩式相加:
式 (1) 的左式 \(x + y\) \(+\) 式 (2) 的左式 \(2x - y\) \(=\) 兩個右式的和 \(5 + 1\)
\((x + y) + (2x - y) = 5 + 1\)
\(3x = 6\)
\(x = 2\)
\(y = 5 - 2 = 3\)
思考重點
要相減還是相加,看「調整後係數的正負號」決定。調整後的係數同號(\(+2\) 和 \(+2\) 等)就兩式相減,異號(\(+2\) 和 \(-2\) 等)就兩式相加,那個未知數就會消失。 係數不同時,把式子兩邊同乘以某數來調整。例如 \(x\) 的係數是 2 和 3,就為了化成最小公倍數 6,做 (1) ×3、(2) ×2。「兩邊同乘以一個數」「左式和左式、右式和右式相加減」,都是根據等量公理(兩邊做同樣的操作仍然相等)的變形,所以答案不會變。 消去 \(x\) 或 \(y\) 都可以,訣竅是消去調整係數比較省事的那一個。
代入消去法(化成 \(y = \) 的形式後代入)
數學寫法 (一般的數學式)
\(y\) \(=\) \(px + q\)
\(dx + e(px + q)\) \(=\) \(f\)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
① 把式 (1) 變形求出的 \(y\) \(=\) ② 只有 \(x\) 的式子 \(px + q\)
③ 把 \(px + q\) 代入 \(y\),只剩 \(x\) 的式 (2) 左式 \(=\) ④ 式 (2) 右式的常數 \(f\)
用文字讀公式
① 用移項和除法把式 (1) 變形,把 把式 (1) 變形求出的 \(y\)
② 表示成 只有 \(x\) 的式子 \(px + q\) 的形式,
③ 再把它放到式 (2) 中 \(y\) 的位置(代入),式 (2) 的左式就變成 只剩 \(x\) 的式 (2) 左式 。
④ 接著解「它等於 式 (2) 右式的常數 \(f\) 」這個「只有 \(x\) 的一元一次方程式」,就能求出 \(x\);再把 \(x\) 代入 \(px + q\),就能求出 \(y\)
簡單範例
對 (1) \(x + y = 5\)、(2) \(2x - y = 1\),把式 (1) 對 \(y\) 求解得 \(y = 5 - x\),再把它代入式 (2) 的 \(y\):
把 \(5 - x\) 代入式 (2) 的 \(y\) 後的左式 \(2x - (5 - x)\) \(=\) 式 (2) 的右式 \(1\)
\(2x - (5 - x) = 1\)
\(3x - 5 = 1\)
\(3x = 6\)
\(x = 2\)
\(y = 5 - 2 = 3\)
思考重點
要把哪個式子對哪個未知數求解都可以。選係數是 1 或 \(-1\) 的未知數,變形時比較不會出現分數,計算比較輕鬆(這個計算機也是用同樣的標準選擇)。 代入時,重點是把整個式子加上括號再替換。去掉 \(2x - (5 - x)\) 的括號時弄錯正負號,是代入消去法最常見的錯誤。 加減消去法和代入消去法,都是「消去一個未知數,變成只有一個未知數的方程式」這個相同方針的不同路線,所以答案一定相同。像 \(y = 2x + 1\) 這樣,一開始就有 \(y = \) 形式的式子時,適合用代入消去法。
一次求出解的公式,以及無解、無限多解的判定
圖形
數學寫法 (一般的數學式)
\(x\) \(=\) \(\dfrac{ce - bf}{ae - bd}\)
\(y\) \(=\) \(\dfrac{af - cd}{ae - bd}\)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
② 解的 \(x\) \(=\) ① 係數交叉相乘再相減的分數 \(\dfrac{ce - bf}{ae - bd}\)
④ 解的 \(y\) \(=\) ③ 係數交叉相乘再相減的分數 \(\dfrac{af - cd}{ae - bd}\)
用文字讀公式
① 分母是 \(a\) 和 \(e\)、\(b\) 和 \(d\),分子是 \(c\) 和 \(e\)、\(b\) 和 \(f\) 交叉相乘再相減,計算 由係數組成的分數 \(\dfrac{ce - bf}{ae - bd}\) ,
② 就得到 解的 \(x\) ;
③ 分母不變、只把分子換成 \(af - cd\),計算 由係數組成的分數 \(\dfrac{af - cd}{ae - bd}\) ,
④ 就得到 解的 \(y\)
簡單範例
以 (1) \(x + y = 5\)、(2) \(2x - y = 1\)(\(a = 1,\ b = 1,\ c = 5,\ d = 2,\ e = -1,\ f = 1\))為例:
解的 \(x\) \(=\) 由係數組成的分數 \(\dfrac{5 \times (-1) - 1 \times 1}{1 \times (-1) - 1 \times 2}\)
\(ae - bd = 1 \times (-1) - 1 \times 2 = -3\)
\(x = \dfrac{ce - bf}{ae - bd} = \dfrac{5 \times (-1) - 1 \times 1}{-3} = \dfrac{-6}{-3} = 2\)
\(y = \dfrac{af - cd}{ae - bd} = \dfrac{1 \times 1 - 5 \times 2}{-3} = \dfrac{-9}{-3} = 3\)
思考重點
分母 \(ae - bd\) 不是 0 時,解恰好只有一組。這個公式稱為克拉瑪公式,是把用加減消去法消去未知數的結果,直接用係數的文字整理出來的公式。 分母 \(ae - bd = 0\) 時不能除,解不只一組或沒有解。這時兩個式子的左式成比例(=兩直線的斜率相同),如果右式也是同樣的比,就是同一條直線(無限多解);只有右式的比不同,就是平行(無解)。用式子來說,分子的 \(ce - bf\) 和 \(af - cd\) 也都是 0 就是無限多解,否則就是無解。 這個公式在驗算,或用試算表一次解很多聯立方程式時很方便;但在國中考試的答案卷上,基本上還是要寫加減消去法、代入消去法的計算過程。
解聯立方程式的基本方針是「消去一個未知數,變成只有一個未知數的方程式」。加減消去法是讓係數相同後兩式相加減來消去,代入消去法是化成 \(y = \) 的形式後代入來消去,兩種方法答案都一樣。解不只一組或沒有解時,不是兩直線平行(無解),就是同一條直線(無限多解)。

符號與用語解說

符號

\(x,\ y\) x、y 表示要求的 2 個數(未知數)的文字。方程式中習慣用字母表後面的字母 \(x,\ y,\ z\) 表示「還不知道的數」。
\(a,\ b,\ c,\ d,\ e,\ f\) a、b、c、d、e、f 一般化地表示係數和右式常數(已知的數)的文字。「固定的數」習慣用字母表前面的字母。這個頁面把式 (1) 寫成 \(ax + by = c\)、式 (2) 寫成 \(dx + ey = f\)。
(1)、(2) 式 (1)、式 (2) 式子的編號。用來像「(1) ×2」「(1) + (2)」這樣,簡短寫出對哪個式子做了什麼操作。課本和答案卷上也會這樣寫。
\(\{\) 大括號 加在聯立方程式左邊的大括號,表示「讓這兩個式子同時成立」,代表兩個式子是一組。
\(ae - bd\) ae 減 bd 出現在一次求出解的公式分母中,係數交叉相乘再相減的值。是不是 0,決定了「解是否恰有一組」。用矩陣的說法,就是把係數排成矩陣的行列式。
\((x,\ y)\) 數對 (x, y) 把 2 個值寫成一組的寫法。聯立方程式的解是 \(x\) 和 \(y\) 的組合,所以寫成 \((2,\ 3)\) 這樣的數對。和圖形上點的座標寫法相同。

用語

聯立方程式 把 2 個以上的方程式(例如二元一次方程式)組成一組,求出讓所有式子同時成立的未知數的值。台灣在國中七年級學習。
二元一次方程式 有 2 個未知數(元),而且每一項都是一次(沒有平方,也沒有未知數彼此相乘)的方程式。「元」表示未知數的個數,「次」表示未知數的最高次數。\(x + y = 5\) 是二元一次方程式。
解 使方程式成立的未知數的值。聯立方程式的解是 \(x\) 和 \(y\) 的值的組合,在圖形上相當於兩直線交點的座標。
加減消去法 讓兩個式子的係數相同,再把左式和左式、右式和右式相加或相減,消去一個未知數來解的方法。
兩式相加減 把兩個等式的「左式和左式」「右式和右式」分別相加(或相減),用「=」連起來,做出新的等式。
代入消去法 把一個式子變形成「\(y = \)(\(x\) 的式子)」的形式,再把它代入另一個式子的 \(y\),消去一個未知數來解的方法。
代入 把值或式子放到文字的位置。把 \(y = 5 - x\) 代入 \(2x - y = 1\),會得到 \(2x - (5 - x) = 1\)。
消去 從式子中消掉 2 個未知數中的 1 個,變成只有 1 個未知數的方程式。加減消去法、代入消去法都是消去的手段。
移項 把等式的項變號後移到另一邊。把 \(x + 3 = 7\) 的 \(3\) 移項,會得到 \(x = 7 - 3\)。是「兩邊同減去一個數」的簡寫。
係數 文字前面的數。\(2x\) 的 2 就是係數。像 \(x\) 這樣沒寫數字的項,係數看成 1;\(-y\) 的係數看成 \(-1\)。
等量公理 等式兩邊同加、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」)。就像天平兩邊放上同樣的重量仍然平衡。加減消去法、代入消去法的所有變形都以此為根據。
最小公倍數 兩個數共同的倍數中最小的一個。加減消去法讓係數相同時,作為目標的數(係數 2 和 3 就化成 6)。
平行 兩條直線無論延伸到哪裡都不相交。聯立方程式中,兩個式子的圖形平行時沒有交點,所以「無解」。
無限多解 解不只一組、有無限多組的情況(日本稱為「不定」)。兩個式子表示同一條直線時,直線上所有的點都是解。
交點 兩個圖形相交的點。聯立方程式的解,和兩個式子的圖形(兩條直線)交點的座標一致。
驗算 把求出的解代入原本的兩個式子,確認左式和右式是否真的相等。聯立方程式只要代入就能確認,養成驗算的習慣,就能自己發現計算錯誤。
克拉瑪公式 由係數直接算出解的公式,可以寫成 \(x = \dfrac{ce - bf}{ae - bd},\ y = \dfrac{af - cd}{ae - bd}\)。名稱來自瑞士數學家克拉瑪(Cramer)。台灣在高中學行列式時會學到,但二元一次的情況只用國中範圍的計算就能確認。

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。

用文字表示的式子(國中七年級,12~13 歲)
  • 知道 \(x\) 和 \(y\) 是代替「還不知道的數」的文字
  • 能看出 \(2x\) 是「\(2 \times x\)」的簡寫,\(2x\) 的係數是 2
正負數的計算(國中七年級,12~13 歲)
  • 會算 \((-1) \times 3 = -3\) 這種含正負號規則的乘法
  • 會算 \(5 - (-2) = 7\) 這種減去負數的計算(加減消去法「兩式相減」時常常出現)
等量公理與一元一次方程式(國中七年級,12~13 歲)
  • 知道就像天平的平衡一樣,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
  • 會用移項(變號後移到另一邊)解 \(2x + 3 = 7\) 這種一元一次方程式
直角座標與圖形(國中七~八年級,12~14 歲)
  • 能用 \((2,\ 3)\) 這樣的座標表示點的位置
  • 知道讓 \(y = 2x + 1\) 這種式子成立的點會形成一條直線(用圖形理解無解、無限多解時會用到)
分數的計算(國小五年級~國中七年級,10~13 歲)
  • 會通分、約分,以及分數的四則運算
  • 能把 \(\dfrac{1}{2}x + y = 4\) 這種式子兩邊同乘以某數,把係數化成整數

用 Excel 計算的方法

把下方表格整個複製,貼到 Excel 的 A1 儲存格就能直接使用。
求「聯立方程式的解」的表
式 (1) x 的係數 a 1
式 (1) y 的係數 b 1
式 (1) 的右式 c 5
式 (2) x 的係數 d 2
式 (2) y 的係數 e -1
式 (2) 的右式 f 1
分母 ae−bd =B1*B5-B2*B4
解 x((ce−bf)÷(ae−bd)) =(B3*B5-B2*B6)/B7
解 y((af−cd)÷(ae−bd)) =(B1*B6-B3*B4)/B7
「無解、無限多解的判定」表
式 (1) x 的係數 a 1
式 (1) y 的係數 b 1
式 (1) 的右式 c 3
式 (2) x 的係數 d 2
式 (2) y 的係數 e 2
式 (2) 的右式 f 6
分母 ae−bd =B1*B5-B2*B4
分子 ce−bf =B3*B5-B2*B6
分子 af−cd =B1*B6-B3*B4
判定 =IF(B7<>0,"恰有一組解",IF(AND(B8=0,B9=0),"無限多解","無解"))
「驗算(代入兩個式子)」表
式 (1) x 的係數 a 1
式 (1) y 的係數 b 1
式 (1) 的右式 c 5
式 (2) x 的係數 d 2
式 (2) y 的係數 e -1
式 (2) 的右式 f 1
解 x 2
解 y 3
式 (1) 的左式 ax+by(和 c 相同就正確) =B1*B7+B2*B8
式 (2) 的左式 dx+ey(和 f 相同就正確) =B4*B7+B5*B8
貼上後,上面幾列(係數和右式)是輸入欄,下面幾列會自動算出結果。
第 1 個表是解 x + y = 5、2x − y = 1 的例子,分母 ae−bd 是 −3,解是 x = 2、y = 3。分母是 0 時除法會出現錯誤(#DIV/0!),這就是「解不只一組或沒有解」的訊號。
第 2 個表是 x + y = 3、2x + 2y = 6 的例子,判定是「無限多解」。把式 (2) 的右式 f 改成 10,就會變成「無解」(平行)。
第 3 個表是把解代入兩個式子的驗算,式 (1) 的左式是 5、式 (2) 的左式是 1,分別和各自的右式相同。

用 Google 試算表計算的方法

把下方表格整個複製,貼到 Google 試算表的 A1 儲存格就能直接使用。
求「聯立方程式的解」的表
式 (1) x 的係數 a 1
式 (1) y 的係數 b 1
式 (1) 的右式 c 5
式 (2) x 的係數 d 2
式 (2) y 的係數 e -1
式 (2) 的右式 f 1
分母 ae−bd =B1*B5-B2*B4
解 x((ce−bf)÷(ae−bd)) =(B3*B5-B2*B6)/B7
解 y((af−cd)÷(ae−bd)) =(B1*B6-B3*B4)/B7
「無解、無限多解的判定」表
式 (1) x 的係數 a 1
式 (1) y 的係數 b 1
式 (1) 的右式 c 3
式 (2) x 的係數 d 2
式 (2) y 的係數 e 2
式 (2) 的右式 f 6
分母 ae−bd =B1*B5-B2*B4
分子 ce−bf =B3*B5-B2*B6
分子 af−cd =B1*B6-B3*B4
判定 =IF(B7<>0,"恰有一組解",IF(AND(B8=0,B9=0),"無限多解","無解"))
「驗算(代入兩個式子)」表
式 (1) x 的係數 a 1
式 (1) y 的係數 b 1
式 (1) 的右式 c 5
式 (2) x 的係數 d 2
式 (2) y 的係數 e -1
式 (2) 的右式 f 1
解 x 2
解 y 3
式 (1) 的左式 ax+by(和 c 相同就正確) =B1*B7+B2*B8
式 (2) 的左式 dx+ey(和 f 相同就正確) =B4*B7+B5*B8
可以直接使用和 Excel 相同的公式。把表格整個複製,貼到 A1 儲存格,再把係數和右式改成您自己的數值。

用 Python 計算的方法

from fractions import Fraction

# 式 (1):a1*x + b1*y = c1
# 式 (2):a2*x + b2*y = c2  (3/4 這樣的分數可以寫成 Fraction(3, 4))
a1, b1, c1 = Fraction(1), Fraction(1), Fraction(5)
a2, b2, c2 = Fraction(2), Fraction(-1), Fraction(1)

denominator = a1 * b2 - a2 * b1   # 公式的分母 ae − bd
if denominator != 0:
    x = (c1 * b2 - c2 * b1) / denominator
    y = (a1 * c2 - a2 * c1) / denominator
    print(f"解: x = {x}, y = {y}")
    print(f"化成小數: x = {float(x)}, y = {float(y)}")
elif c1 * b2 - c2 * b1 == 0 and a1 * c2 - a2 * c1 == 0:
    print("無限多解(兩個式子表示同一條直線)")
else:
    print("無解(兩條直線平行,沒有交點)")
使用標準函式庫的 fractions 模組,可以用沒有小數捨入誤差的精確分數來計算。這個例子是解 x + y = 5、2x − y = 1,執行後會顯示「解: x = 2, y = 3」。請改寫係數和右式後執行。

用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)

二元一次聯立方程式與它的解
ax + by = c, dx + ey = f
\begin{cases} ax + by = c \\ dx + ey = f \end{cases}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mtable columnalign="left">
      <mtr><mtd>
        <mi>a</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>y</mi><mo>=</mo><mi>c</mi>
      </mtd></mtr>
      <mtr><mtd>
        <mi>d</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>e</mi><mi>y</mi><mo>=</mo><mi>f</mi>
      </mtd></mtr>
    </mtable>
  </mrow>
</math>
{(ax + by = c),(dx + ey = f):}
Solve[{a*x + b*y == c, d*x + e*y == f}, {x, y}]
solve({a*x + b*y = c, d*x + e*y = f}, {x, y});
S = solve(a*x + b*y == c, d*x + e*y == f, [x, y])
ax + by = c, dx + ey = f
加減消去法(讓係數相同後兩式相減)
(ax + by) − (ax + ey) = c − f
(ax + by) - (ax + ey) = c - f
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mo>(</mo><mi>a</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>y</mi><mo>)</mo>
    <mo>&#x2212;</mo>
    <mo>(</mo><mi>a</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>e</mi><mi>y</mi><mo>)</mo>
    <mo>=</mo>
    <mi>c</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>f</mi>
  </mrow>
</math>
(ax + by) - (ax + ey) = c - f
Simplify[(a*x + b*y) - (a*x + e*y) == c - f]
(a*x + b*y) - (a*x + e*y) = c - f;
simplify((a*x + b*y) - (a*x + e*y) == c - f)
(ax + by) − (ax + ey) = c − f
代入消去法(化成 \(y = \) 的形式後代入)
y = px + q, dx + e(px + q) = f
y = px + q,\quad dx + e(px + q) = f
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>y</mi><mo>=</mo><mi>p</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>q</mi>
    <mo>,</mo>
    <mi>d</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>e</mi>
    <mo>(</mo><mi>p</mi><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>q</mi><mo>)</mo>
    <mo>=</mo><mi>f</mi>
  </mrow>
</math>
y = px + q, dx + e(px + q) = f
Solve[{y == p*x + q, d*x + e*y == f}, {x, y}]
subs(y = p*x + q, d*x + e*y = f);
subs(d*x + e*y == f, y, p*x + q)
y = px + q, dx + e(px + q) = f
一次求出解的公式,以及無解、無限多解的判定
x = (ce − bf)/(ae − bd), y = (af − cd)/(ae − bd)
x = \frac{ce - bf}{ae - bd},\quad y = \frac{af - cd}{ae - bd}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>x</mi><mo>=</mo>
    <mfrac>
      <mrow><mi>c</mi><mi>e</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>b</mi><mi>f</mi></mrow>
      <mrow><mi>a</mi><mi>e</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>b</mi><mi>d</mi></mrow>
    </mfrac>
    <mo>,</mo>
    <mi>y</mi><mo>=</mo>
    <mfrac>
      <mrow><mi>a</mi><mi>f</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>c</mi><mi>d</mi></mrow>
      <mrow><mi>a</mi><mi>e</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>b</mi><mi>d</mi></mrow>
    </mfrac>
  </mrow>
</math>
x = (ce - bf)/(ae - bd), y = (af - cd)/(ae - bd)
{x, y} = {(c*e - b*f)/(a*e - b*d), (a*f - c*d)/(a*e - b*d)}
x := (c*e - b*f)/(a*e - b*d); y := (a*f - c*d)/(a*e - b*d);
x = (c*e - b*f)/(a*e - b*d); y = (a*f - c*d)/(a*e - b*d);
x = (ce − bf)/(ae − bd), y = (af − cd)/(ae − bd)

請 ChatGPT  幫忙計算的方法

你是數學(聯立方程式)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)。

請解聯立方程式 x + y = 5、2x − y = 1。
請分別列出下列內容:
1. 解 x, y(是分數時,同時以約分好的分數和小數表示)
2. 用加減消去法(讓其中一個未知數的係數相同後兩式相加減)的計算過程
3. 把求出的解代入兩個式子的驗算

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。如果無解或有無限多解,也請說明理由。

使用方法
  1. 1
    輸入數值
    在輸入欄中輸入要計算的數值
  2. 2
    計算
    按下「計算」按鈕
  3. 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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