解聯立方程式與其幾何意義(一)
(Solving simultaneous equations and the geometric interpretation, I)
臺北市立和平高中黃俊瑋教師
國中階段的數學課程裡,介紹了二元一次聯立方程式的求解。到了高二(下)與「消去法」以及「矩陣列運算」相關單元裡,進一步推廣至三元一次聯立方程式的求解問題,以及相關幾何意義的判斷。不過,課程裡僅就三元一次聯立方程式的幾何意義進行討論,並未討論利用消去法求解的過程中,所涉及代數操作與幾何意義。
本文以二元一次聯立方程式的求解為例,並利用直線系的概念,說明與消去法相關的代數操作以及方程式改變過程中,所涉及的幾何意義。以下舉例說明:
解聯立方程式 \(\left\{ \begin{array}{c} x + y = 3\\ 2x – 3y = 1 \end{array} \right.\)
求解上述聯立方程式的過程裡,我們先將第(1)式乘上 \(2\) 倍,得 \(2x+2y=6\)。
接著,減去第 \((2)\) 式,得 \(5y=5\),即 \(y=1\),此為第 \((3)\) 式。
最後,再將 \(y=1\) 代回 \((1)\) 式可得 \(x=2\) ,
而此代入動作相當於將第 \((1)\) 式減去第 \((3)\) 式,得 \(x=2\),得第 \((4)\) 式。