CHAPTER 05 · 01

方程变形:
等式两边怎样保持相等

方程是含有未知数的等式。解方程时,我们要在等式两边进行能够反向恢复的运算;真正需要守住的边界,是乘除的对象不能为零。

方程与加减

方程要求等号两边表示同一个数

例如 \(2x+1=7\) 是一个方程。解方程,就是找出未知数取什么值时,等号两边仍然相等。

如果 \(A=B\),两边同时加上或减去同一个数,原来的相等关系不会改变。

\[A+C=B+C\]
\[A-C=B-C\]
\[x+5=8\]

两边同时减去 \(5\),相等关系保持不变。

\[x=3\]

反过来两边同时加回 \(5\),又能回到原方程,所以两个方程的解相同。

乘除规则

乘除也能保持相等,但必须排除零

等式两边同时乘以或除以同一个非零数,变形可以双向恢复:

\[A=B\quad\Longleftrightarrow\quad kA=kB,\qquad k\ne0\]
\[2x=6\]

两边同时除以非零数 \(2\)。

\[x=3\]

反过来同时乘回 \(2\),可以恢复原方程。

如果乘除的是含未知数的式子,也必须先确定它不为 \(0\)。下一篇分式方程会用这个规则去分母。

零的边界

乘以零会抹掉信息,除以零没有意义

从 \(x=3\) 出发,如果两边同时乘以 \(0\),只能得到 \(0=0\)。这个结果对任何 \(x\) 都成立,已经不能说明原来要求 \(x=3\)。

乘以非零数

可以再除回去,方程能够恢复。

乘以零

两边都变成零,原方程的信息消失。

除以零

运算本身没有意义,不能进行。

完整变形

每一步都能反向恢复

解 \(2x+5=11\) 时,先用加减规则移去 \(5\),再用非零除法得到 \(x\)。

\[2x+5=11\]

从原方程开始。

\[2x=6\]

两边同时减去 \(5\)。

\[x=3\]

两边同时除以非零数 \(2\)。

核心结论

等式两边可以同时加减同一个数,也可以同时乘除同一个非零数。乘以零会丢失信息,除以零没有意义;只要乘除对象确定不为零,变形前后的方程就能相互还原。