消去法計算器
求解兩個一次方程式,並判斷方程組是唯一解、無解或無限多解。
一次聯立方程式
輸入兩個標準形式方程式的係數。
關於消去法
消去法藉由消去一個未知數,求解一次聯立方程式。每個方程式代表一條直線,解則是同時滿足兩個方程式的點。將整個方程式乘以非零數,不會改變它所代表的直線,因此可以倍乘方程式,讓某個未知數的兩個係數互為相反數。將倍乘後的方程式相加,就能消去該未知數,得到一元方程式。再把求出的值代入任一原方程式,即可得到另一個座標。
本計算器接受兩個標準形式的方程式,每列包含 x 的係數、y 的係數與常數項。它使用行列式運算,對兩個方程式組成的方程組而言,這在代數上等同於消去法。主行列式用來比較兩列係數。其值非零時,兩條直線方向不同,恰好交於一點。計算器將兩個相關行列式分別除以主行列式,求得 x 和 y;在將顯示數值四捨五入之前,保留完整的浮點精度。
行列式為零時,需要進一步判斷。若係數與常數項皆成比例,兩個方程式代表同一條直線,該直線上的每一點都滿足方程組,因此有無限多解。若係數成比例但常數項不成比例,兩條直線平行且不重合,沒有任何有序數對能同時滿足兩個方程式。區分這些情況很重要,否則除以零行列式會產生誤導性的數值結果。
消去法適用於代數課程、座標幾何、電路分析、混合問題、定價模型,以及任何以兩個線性關係限制兩個未知量的情境。係數可以是負數、小數或零。若要檢查唯一解,可將結果中的 x 和 y 代入兩個原方程式,確認各式左側等於對應常數,並容許些微四捨五入誤差。手算時,選擇係數最容易配對的未知數,仔細倍乘,且方程式中的每一項都必須乘上相同倍數。本工具可快速提供數值答案,同時保留方程組的基本分類。
消去法範例
| 方程組 | 結果 | 分類 |
|---|---|---|
| 2x + y = 5; x - y = 1 | x = 2, y = 1 | 兩條直線交於一點。 |
| x + y = 4; 2x - y = 1 | x = 1.666667, y = 2.333333 | 解含有循環小數。 |
| x + 2y = 3; 2x + 4y = 6 | 無限多解 | 第二個方程式是第一個方程式的兩倍。 |
如何使用消去法求解
- 輸入第一個方程式中 x 的係數、y 的係數與常數項。
- 輸入第二個方程式對應的三個數值。
- 選取「求解方程組」,消去一個未知數並判斷方程組類型。
- 若得到唯一解,將其代入兩個原方程式檢查。
常見問題
消去法的作用是什麼?
消去法將倍乘後的方程式組合,使一個未知數抵消,接著就能直接求解剩下的方程式。
什麼時候無解?
當方程式代表兩條不重合的平行直線時無解。此時未知數的係數成比例,但常數項不成比例。
什麼時候有無限多解?
當兩個方程式代表同一條直線時,有無限多解。每個係數與常數項都具有相同的倍數關係。
係數可以是零或負數嗎?
可以,零與負數都是有效係數。但方程式仍應包含足以定義一條直線的資訊。
如何檢查答案?
將結果中的 x 和 y 代入兩個方程式。各式左側的計算值應在四捨五入誤差範圍內,等於原來的常數項。