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代数就是侦探工作。
有人隐藏了一个数字。他们给了你线索。你的工作是找出这个数字是什么。
这个隐藏的数字有个名字:x。变量就是这样 — 它是你还不知道的东西的名字。
在这节课结束时,你将能够在越来越复杂的地方找到 x。一旦你能做到这一点,你就拥有了通向所有高等数学的主钥匙。
热身
一个快速谜题
暂时忘记数学课。就想想这个:
如果3袋苹果总重12磅,一袋苹果重多少?
平衡
平衡隐喻
方程是一个天平。等号是支点。左边的东西和右边的东西一样重。
黄金法则:你对一边做什么,就必须对另一边做什么。 如果你在左边加5,就在右边加5。如果你把左边除以3,就把右边除以3。
例1:x + 5 = 12
x加了5。要隔离x,我们做逆运算 — 两边都减5。
x + 5 - 5 = 12 - 5
x = 7
例2:3x = 21
x乘以3。要隔离x,我们做逆运算 — 两边都除以3。
3x ÷ 3 = 21 ÷ 3
x = 7
加法 ↔ 减法。乘法 ↔ 除法。 这些是逆对。
顺序很重要
两步走向自由
现在x被两个操作锁定,而不是一个。
例:2x + 3 = 11
把它想象成打开一个包裹。x首先被乘以2,然后加3。要撤销这个,我们反向顺序进行:
第1步: 撤销加法。两边都减3。
2x + 3 - 3 = 11 - 3
2x = 8
第2步: 撤销乘法。两边都除以2。
2x ÷ 2 = 8 ÷ 2
x = 4
规则:先撤销加法或减法,然后撤销乘法或除法。 你在反向剥除层次。
你总是可以通过把答案代入来检查:2(4) + 3 = 8 + 3 = 11。✓
收集变量
如果 x 在两边呢?
到目前为止,x只出现在方程的一边。但如果x出现在两边会怎样?
例:5x + 2 = 3x + 10
x在左边和右边都出现了。我们需要把所有x项收集在一边。
第1步: 两边都减3x,把x项移到一起。
5x - 3x + 2 = 3x - 3x + 10
2x + 2 = 10
第2步: 现在是一个两步方程。两边都减2。
2x = 8
第3步: 两边都除以2。
x = 4
检查: 5(4) + 2 = 22。而 3(4) + 10 = 22。两边都等于22。✓
新的步骤很简单:两边都减较小的x项,把所有x放在一边。 然后如前所述解决。
将英文翻译成代数
从文字到方程
代数最难的部分不是解方程 — 是建立方程。现实问题以文字形式出现,不是符号。
翻译指南:
- 一个数字 → x
- 加倍 或 两倍 → 2x
- 加上, 比...多, 增加 → +
- 减去, 比...少, 减少 → -
- 是, 等于, 导致 → =
例
"一个数字加倍再加3等于15。"
翻译:2x + 3 = 15
解:2x = 12,所以 x = 6。
诀窍是慢慢读,逐块翻译,在尝试解决前写出方程。
方程是直线
每个线性方程都是一条直线
你一直在解方程 — 找出x在数轴上落在哪里。但有一个更大的图景。
当你有一个有两个变量的方程时,比如 y = 2x + 3,每个解都是图上的一个点。而所有这些点都形成一条直线。
斜截式:y = mx + b
- m 是斜率 — 直线有多陡。它告诉你当x增加1时,y变化多少。
- b 是 y 截距 — 直线与y轴的交点。它是当x = 0时y的值。
回到手机套餐
你的手机套餐是:成本 = 0.05 × (短信数量) + 20
或用斜截式:y = 0.05x + 20
- 斜率 是 0.05 — 每条额外的短信将你的账单增加5美分。
- y 截距 是 20 — 即使没有短信,你也要支付20美元。
如果你绘制这个,你会看到一条从y轴上的20美元开始的直线,每条短信上升5美分。