在初中階段,我們已學習利用代數方法解聯立二元一次方程。利用類似的代數方法,我們也可解二元一次及二元二次的聯立方程。在學習本課之前,請先重溫利用代數方法解聯立一元一次方程的各種方法和步驟。
現在,我們將透過以下例子,來說明以代數方法解二元一次及二元二次聯立方程的步驟。
例子一:以代數方法解以下的聯立方程。
把 \eqref{eqn11} 代入 \eqref{eqn12} 中,可得 \begin{align*} 2x-(2x^2+4x-1)+3 &= 0 \\ -2x^2-2x+4 &= 0 \\ x^2+x-2 &= 0 \\ (x-1)(x+2) &= 0 \\ x &= 1 \hbox{ 或 } -2 \end{align*} 把\(\;x=1\;\)代入 \eqref{eqn11},可得 \[y=2(1)^2+4(1)-1 = 5\] 把\(\;x=-2\;\)代入 \eqref{eqn11},可得 \[y=2(-2)^2+4(-2)-1 = -1\] 所以,這組聯立方程的解為\(\;(x,y)=(1, 5)\;\)或\(\;(-2,-1)\)。
你也可以試試從 \eqref{eqn12} 式作為代入法的起點,但無論使用甚麼代入方式,得出的答案都相同。
把 \eqref{eqn11}\(\phantom{}+\phantom{}\)\eqref{eqn12} 可得
\begin{align*} 2x+3 &= 2x^2+4x-1 \\ 2x^2+2x-4 &= 0 \\ x^2+x-2 &= 0 \\ (x-1)(x+2) &= 0 \\ x &= 1 \hbox{ 或 } -2 \end{align*} 把\(\;x=1\;\)代入 \eqref{eqn11},可得 \[y=2(1)^2+4(1)-1 = 5\] 把\(\;x=-2\;\)代入 \eqref{eqn11},可得 \[y=2(-2)^2+4(-2)-1 = -1\] 所以,這組聯立方程的解為\(\;(x,y)=(1, 5)\;\)或\(\;(-2,-1)\)。你能利用加減消元法先消去\(\;x\;\)嗎?
例子二:以代數方法解以下的聯立方程。
由 \eqref{eqn22} 可得
\begin{equation} y = \frac{2x+1}{2} \label{eqn23} \end{equation}把 \eqref{eqn23} 代入 \eqref{eqn21} 中,可得
\begin{align} \frac{2x+1}{2} &= -x^2+4x-4 \nonumber \\ 2x^2-6x+9 &= 0 \label{eqn24} \end{align}以上二次方程的判別式為
\[\Delta = (-6)^2-4(2)(9) = -36 < 0\]由於二次方程 \eqref{eqn24} 沒有實數解,原本的聯立方程也沒有實數解。
試完成下表,答案要為準確解,並須先寫\(\;x\;\)坐標較小者,如有需要,答案可以最簡分數表示,如「1/2」。若只有一個解或沒有解,請在多餘的空格中填「X」。
方程組 | 解 |
---|---|
\(\begin{cases} y = -x^2+5x-4 \\ x+2y-4 = 0 \end{cases}\) | \(\;(x,y)=(\) \(,\;\) ) 或 ( \(,\;\) ) |
\(\begin{cases} y = x^2-3x+4 \\ x+y = 3 \end{cases}\) | \(\;(x,y)=(\) \(,\;\) ) 或 ( \(,\;\) ) |
\(\begin{cases} y = 3x^2+2x-1 \\ y = 2x-4 \end{cases}\) | \(\;(x,y)=(\) \(,\;\) ) 或 ( \(,\;\) ) |
\(\begin{cases} y = 2x^2-10x+5 \\ x-y-4=0 \end{cases}\) | \(\;(x,y)=(\) \(,\;\) ) 或 ( \(,\;\) ) |