小学奥数教程-不定方程与不定方程组 (含答案)
-
不定方程与不定方程组
教学目标
1.
利用整除及奇偶性解不定方程
2.
不定方程的试值技巧
3.
学会解不定方程的经典例题
知识精讲
一、知识点说明
历史概述
不定方程是数论中最古老的分支之一.古希腊的丢番图早在公元
3
世纪就开始研究不定方程,因此常称
不定方程为丢番图方程.
中国是研究不定方程最早的国家,
公元初的五家共井问题就是一个不定方程组问题,
p>
公元
5
世纪的《张丘建算经》中的百鸡问题
标志着中国对不定方程理论有了系统研究.宋代数学家秦九韶的
大衍求一术将不定方程与
同余理论联系起来.
考点说明
p>
在各类竞赛考试中,不定方程经常以应用题的形式出现,除此以外,不定方程还经常作为解题
的重要方
法贯穿在行程问题、数论问题等压轴大题之中.在以后初高中数学的进一步学习
中,不定方程也同样有着重
要的地位,所以本讲的着重目的是让学生学会利用不定方程这
个工具,并能够在以后的学习中使用这个工具
解题。
二、不定方程基本定义
1
、定义:
不定方程(组)是指未知数的个数多于方程个数的方程(组)
p>
。
2
、不定方程
的解:
使不定方程等号两端相等的未知数的值叫不定方程的解,不定方程的解不唯一。<
/p>
3
、研究不定方程要解决三个问题:<
/p>
①
判断何时有解;
②
有解时确定解的个数;
③
求出所有的解
三、不定方程的试值技巧
1
、奇偶性
2
、整除的特点(能被
2
、
3
、
5
等数字整除的特性
)
3
、余数性质的应用(和、差、积
的性质及同余的性质)
例题精讲
模块一、利用整除性质解不定方程
【例
1
】
求方程
2x
-
3y
=
8
的
整数解
【考点】不定方程
【难度】
2
星
【题型】解答
3
【解析】
方
法一:
由原方程,
< br>易得
2x
=
< br>8
+
3y
,
x
=
4
+
y
,
因此,
对
y
的任意一个值,
都有一个
x
与之对应,
2
并且,此时
x
与
y
的值必定满足原方程,故这样
的
x
与
y
是原
方程的一组解,即原方程的解可表为:
3
x
4
k
2
,其
中
k
为任意数.说明
由
y
取值的
任意性,可知上述不定方程有无穷多组解.
y
k
方法二:
根据奇偶性知道
2x<
/p>
是偶数,
8
为偶数,所以若想
2x
-
3y
=
8
成立,
y
必为偶数,<
/p>
当
y
=
0
,
x
=
4
;当
y
=
2
,
x
=
< br>7
;当
y
=
4
,
x
=
10……
,本题有无穷多个解。
【答案】无穷多个解
【巩固】
求方程
2x
+
6y
=
9
的整数解
【考点】不定方程
【难度】
2
星
【题型】解答
【解析】
因
为
2x
+
6
y
=
2(x
+
3y)
,所以,不论
x
和
y
取何整数,都有
2|2x
+
6y
,但
2
Œ
9
,因此,不论
x
< br>和
y
取什么整数,
2x
+
6y
都不可能等于
9
,即原方程无整数解.
说明:
此题告诉我们并非所有的二元一次方程都有整数解。
【答案】无整数解
【例
2
】
求方程
4x
+
10y
=
34
的正整数解
【考点】不定方程
【难度】
2
星
【题型】解答
【解析】
因
为
4
与
10
的最大公约数为
2
,而
2|34
,两边约去
2
后,得
2x
+
5y
=
17
,
5y
的个位是
0
或
5
两种
情况,
2x
是偶数,要想和为
17
,
5y
p>
的个位只能是
5
,
y
为奇数即可;
2x
的个位为
2
,所以
x
的取值
p>
为
1
、
6
、
11
、
16……
p>
x
=
1
时,
17
-
2x
=
15
,
y
=
3
,
x
=
6
时,
17
-
2x
=
5
,
y
=
1
,
x
=
11
时,
17
-
2x
=
17
-
22
,无解
x
1
p>
x
6
,
所以方程有两组整数解为:
y
3
y
1
x
<
/p>
1
x
6
,
【答案】
p>
y
3
y
1
【巩固】
求方程
3x
+
5y
=
12
的整数解
【考点】不定方程
【难度】
2
星
【题型】解答
【解析】
由
3x
+
5y
=
12
,
3x
是
3
的倍数,要想和为
12
(
3
的倍数)
,
5y
也为
3
的倍数,所
以
y
为
3
的倍
数即
可,所以
y
的取值为
0
、
3
、
< br>6
、
9
、
12……
y
=
0
时,
12
-
5y
=
12
,
x
=
4
,
x
=
3
时,<
/p>
12
-
5y
=<
/p>
12
-
15
,无
解
x
<
/p>
4
所以方程的解为:
< br>
y
0
x
4
【答案】
y
0
【巩固】
解不定方程:
2
x
9
< br>y
40
(其中
x,y
均为正整数)
【考点】不定方程
【难度】
2
星
【题型】解答
【解析】
方
法一:
2x
是偶数,
要想和为
40
(偶数)
,
p>
9y
也为偶数,
即
y
为偶数,
也可以化简方程
2
x
9
y
40
,
x
x
11
x
2
40
9
x
y
,
<
/p>
20
5
p>
y
知道
y
为偶数,所以方程解为:
y
2
y
4
2
2
x
11
x
2
p>
,
【答案】
<
/p>
y
2
y
4
模块二、利用余数性质解不定方程
【例
3
】
求不定方程
7
x
11
y
1288
的正整数解有多少组?
【考点】不定方程
【难度】
3
星
【题型】解答
【解析】
本
题无论
x
或是
y
,情况都较多,故不可能逐一试验.检验可知
1288
p>
是
7
的倍数,所以
11
y
也是
7