方程是代數(shù)學的核心內(nèi)容,是初中階段最重要、最基本的數(shù)學概念之一.簡而言之.方程是含有未知數(shù)的等式,它既是連接數(shù)學與現(xiàn)實的有效途徑,也是發(fā)展代數(shù)思維的重要工具,人類對于方程的研究推動了整個代數(shù)學的發(fā)展.
一元一次方程是最簡單的代數(shù)方程,是繼有理數(shù)和代數(shù)式之后“數(shù)與代數(shù)”領域的重要內(nèi)容,也是所有代數(shù)方程的基礎.
在學習“一元一次方程”的過程中,我們不僅要經(jīng)歷“將實際問題抽象為方程”的數(shù)學化過程,感受方程是刻畫現(xiàn)實世界中等量關系的有效模型,還要根據(jù)具體情境理解方程及其相關概念,進一步感悟方程的核心——模型思想和化歸方法,發(fā)展模型觀念,在解決現(xiàn)實問題中不斷提高數(shù)學核心素養(yǎng).
《算法統(tǒng)宗》是中國古代數(shù)學名著,下面是其中記載的關于“盈不足”的問題:
隔墻聽得客分銀,不知人數(shù)不知銀,七兩分之多四兩,九兩分之少半斤.人數(shù)銀兩各幾何?
其大意為:有一群人分銀子,若每人分7兩,則剩余4兩;若每人分9兩,則還差8兩.有多少人分銀子?所分的銀子共有多少兩?(注:舊時1斤等于16兩)
這是一個以財產(chǎn)分配為背景的實際生活問題,雖然涉及兩種不同的分配方案,但銀子總數(shù)是相同的,解決問題的關鍵在于先準確找出題中的等量關系,再建立一元一次方程.
第一步,抽象階段,分析問題,發(fā)現(xiàn)問題中涉及的已知量、未知量以及量與量之間的關系,用自然語言表達,將現(xiàn)實問題抽象為數(shù)學問題.
問題情境中的等量關系為:
每人分7兩銀子時,銀子總數(shù)量還剩4兩;每人分9兩銀子時,銀子總數(shù)量還差8兩.
用自然語言表達等量關系如下:
7兩銀子與人數(shù)之積,再加4兩銀子,是銀子總數(shù)量;9兩銀子與人數(shù)之積再減8兩銀子,是銀子總數(shù)量.
第二步,表達階段,探尋普適規(guī)律,提煉共同要素,根據(jù)已知條件,選取恰當?shù)姆栒Z言表達等量關系.
用人表示人數(shù),用銀表示銀子總數(shù)量,用符號語言表達等量關系如下:
7×人+4=銀,9×人-8=銀.
第三步,建模階段.建立模型,用含有未知數(shù)的等式表達等量關系,形成刻畫等量關系的方程.
設總?cè)藬?shù)為x,每人分7兩銀子時,剩余4兩,銀子總數(shù)量可表示為(7x+4)兩;每人分9兩銀子時,還差8兩,銀子總數(shù)量可表示為(9x-8)兩.于是可得7x+4=9x-8.
第四步,解方程階段.解方程就是一項尋找未知數(shù)的值的任務,其核心方法是運用“化繁為簡,化生為熟”的化歸策略.
對于7x+4=9x-8,移項,得7x-9x=-8-4,合并同類項,得-2x=-12,系數(shù)化為1,得x=6.
則銀子總數(shù)量為7x+4=42+4=46(兩).
故有6人分銀子,所分的銀子共有46兩.
對初中數(shù)學來說,方程學習的核心,一方面在于建模,另一方面在于解方程.通過上面的實例,我們感悟到了方程模型“三個階段兩次抽象”的建構過程:第一次抽象是“將現(xiàn)實問題抽象為數(shù)學問題”,即從“發(fā)現(xiàn)問題情境中的等量關系”到“用自然語言表達等量關系”:第二次抽象是“將數(shù)學問題抽象為數(shù)學表達”,即從“用自然語言表達等量關系”到“用含有未知數(shù)的等式表達等量關系”,進而形成一元一次方程.
數(shù)學源于生活實踐,又廣泛應用于現(xiàn)實生活,在一元一次方程的實際應用中,要注重相關基礎知識的運用,這是解題的關鍵.
例 《九章算術》是中國古代的一部數(shù)學專著,其中“均輸”章記載了一個有趣的數(shù)學問題:
今有鳧起南海,七日至北海;雁起北海,九日至南海,今鳧雁俱起,問何日相逢.
其大意是:今有野鴨從南海起飛,7天到北海;大雁從北海起飛,9天到南海,現(xiàn)野鴨從南海,大雁從北海同時起飛(兩者的飛行路線相同),問經(jīng)過多少天相遇.
解析:8由題意知,鳧1日飛整段路程的1/7,雁1日飛整段路程的1/9,設經(jīng)過x天相遇,根據(jù)題意可得:
(1/7+1/9)x=1.
去括號,得1/7x+1/9x=1,
移項及合并同類項,得16/53x=1.
系數(shù)化為1,得x=63/16.
答:經(jīng)過63/16天相遇,
試一試
(2024年宜賓)元朝朱世杰所著的《算學啟蒙》中,記載了這樣一道題:“今有良馬日行二百四十里,駑馬日行一百五十里,駑馬先行一十二日,問良馬幾何日追及之,”其大意是:快馬每天行240里,慢馬每天行150里,慢馬先行12天,問快馬幾天可追上慢馬.則快馬追上慢馬的天數(shù)是( ).
A.5 B.10
C.15 D.20
參考答案:D
中學生數(shù)理化·七年級數(shù)學人教版2024年11期