华罗庚学校数学教材(六年级下)第09讲 从算术到代数(一)
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本系列共14讲第九讲从算术到代数(一).文档贡献者:与你的缘
算术与代数是数学中两门不同的分科,但它们之间关系密切.代
数是在算术中“数”和“运算”的基础上发展起来的.
在小学算术课本里同学们由浅入深地学习了整数、小数和分数的
加、减、乘、除四则运算,并学会了用这些四则运算去解一些不太复
杂的四则应用题.归纳一下,在用算术方法解应用题时主要用到了以
下三种关系:
①部分数与总数的关系;
②两数差的关系;
③一倍数(或一份数)、倍数和几倍数的关系.第1、第2种关系
用“加”、“减”法完成,第3种关系则用乘、除法完成.在解四则运
算题时用到了对于数的“加法”、“乘法”都普遍成立的运算法则:交
换律、结合律、分配律.设a、b、c表示任意三个数,下列等式恒成
立:
交换律:a+b=b+a,a×b=b×a
结合律:(a+b)+c=a+(b+c)
(a×b)×c=a×(b×c)
分配律:a×(b+c)=a×b+a×c.
另外,在用算术方法解应用题时常按应用题的性质分为许多类
型.如:和倍问题、差倍问题、行程问题、百分数问题、比例问题、….对每类问题先归纳出解决这类问题的方法、公式,并找出理由加以解
释,再做这类题时就“套”这种公式.所以用算术方法解应用题时,
对不同类型的题用不同的思路列式求解,解法就不同,因而用算术方
法解应用题是不带普遍性的.
代数方法的进步首先在于找出了一个统一的方法,即用列“方程”
来解很多不同类型的应用题.“方程”是代数学中的重要内容之一.
用方程来解应用题时,首先是用一些简单的符号,通常用x,y,z,t,s,
u,v等字母来表示问题中待求的未知数,然后把这些未知数和已知
数平等地看待,并把题目中的数量关系直接(平铺直叙)“翻译”为
算式表示出来.这就是所谓依题意列方程.接着是通过代数方程去确
定其中所含未知数应该等于什么样的值,即“解方程”.而解方程的
原理就是对方程中的数,包括已知数和未知数,运用在“算术”中学
过的“数的运算法则”把未知数求出来.因为这些法则是对任何数都
成立的,当然对那些暂时还不知它的值的“未知数”也应当成立.只
要适当地运用这些法则,一般就可求出方程中的未知数的值.归纳起
来用代数方法解应用题的步骤如下:
1.设未知数.常用x,y,z,t,s,…等字母表示.
2.依题意列方程.即把所要解决的代数问题中的未知量换成代表
未知数的字母,把问题中各种量间的关系“翻译”为带字母的算式表
示出来,特别注意找出其中的相等关系.用两个代数式表示同一个数
量,列出一个方程.因此方程是含有未知数的等式.一般说来,有n个
相等关系就能列出n个方程,当然我们从中选取列方程与解方程时最方便的形式.
3.解方程.目的是把原方程变成同解的形如ax=b的方程,进而解出,一般步骤是:bxa=①用分配律去括号.而不一定能像算术中那样先把括号中数算出
来.因为其中有的是未知数算不出来.如下例中的(1)变成(2).
例164+x=3(32-x)(1)
64+x=96-3(2)
x+3x=96-64(3)
4x=32(4)
x=8.(5)
②移项.把含未知数的项与常数项(即不含未知数的项)分离开
来,分别移到等号两端,注意移项变号法则.如上例中的(2)变成
(3).
③合并同类项,如上例中的(3)变成(4).
④用未知数的系数去除方程两端求出x的值.如上例中的(4)变
成(5).
4.验算.一是实际计算求出的根是否满足方程,不满足的都舍去,
二是根据题目的实际意义,删除不合理的解.
先以几个简单的四则应用题为例来对“算术解法”与“代数解法”
作一比较.
例2车站给某工厂运2000箱玻璃.合同规定完好地运到一箱给5
元运费.如损坏一箱,不给运费,倒赔40元.这批玻璃运到后,车站共收到运货款9190元.问损坏了几箱玻璃.
解:①算术解法:假如设有损坏,2000箱玻璃全运到,则应得
运货款:2000×5=10000(元).
和实际所得运货款相差:
10000-9190=810(元).
现在让我们用一箱好的换一箱损坏的玻璃,总箱数2000不变,
但每换一箱所得运货款减少:
40+5=45(元)
那么换多少箱,货款正好减少多出来的810元呢?做除法:
810÷45=18(箱).
答:共换坏了18箱.
②代数解法:
设损坏了x箱,则没损坏的共2000-x箱.
依题意列方程
5(2000-x)-40x=9190
45x=10000-9190
45x=810
x=18.
答:损坏了18箱.
比较这两种解法,可见代数方法简洁并具有高度普遍性.我们在
后面的许多例题中都能充分地看出代数方法的优越性.但这决不等于
说可以取消算术.这正如火车虽快决不能代替步行.在攀登高峰的崎岖的小道上还常常靠坚实的足步.下面举几个例子来看看算术方法的
不可缺少.因为有的问题不易找到等量关系列方程.
例3一年级72名学生共交了□52.7□元课本费,其中的百位数
和百分位上的数被水弄模糊了.你能算出每人交多少元?
解:72=8×9,
又∵(8,9)=1
∴原数为25272分,
∴每人应交:
25272÷72=351(分).
答:每人交3.51元.
例4求被6除余4,被10除余8,被9除余4的最小自然数.
解:∵该数被6除余4(1)
又该数被10除余8(2)
∴该数是偶数.
再从被9除余4的偶数中从小到大挑选符合条件(1)、(2)的数:
4,4+9×2=22,22+9×2=40,40+9×2=58,
又58÷6=9…4
58÷10=5…8
58÷9=6…4
答:58为所求最小自然数.
例5三个学生甲、乙、丙各有若干张画片互相赠送.第一次由甲
送给乙、丙画片,所送的张数等于乙、丙各人已有的画片数;第二次由乙送给甲、丙画片,所送的张数等于甲、丙各人已有的画片数;最
后由丙送给甲、乙画片,所送的张数也正好等于甲、乙各人已有的画
片数.这时每人的画片数都是32张.问原来甲、乙、丙三人各有多少
张画片?
解:用倒推法.由最后每人都是32张画片开始,在下面表格里由
上行到下一行逐行填写,可知在第三次丙送画片前,乙送完画片后三人手中的画片数应分别为甲==16(张),乙==16(张),丙322322=16+16+32=64(张);同理,在第二次乙送画片前,甲送完画片后三人手中的画片数应分别为甲==8(张),乙=8+16+32=56(张),丙162=32(张)…可推知原来:丙有16张,乙有28张,甲有8+28+16=52642(张).
答:原来甲有52张,乙有28张,丙有16张画片.
例6有甲、乙、丙三辆汽车,各以一定的速度从A地开往B地.
乙比丙晚出发10分钟,出发后40分钟追上丙;甲比乙又晚出20分
钟,出发后1小时40分钟追上丙.那么甲出发后需用多少分钟才能追
上乙?
解法1:设三车速度依次为V甲,V乙,V丙.丙比乙早出发10分钟,乙追上丙耗40分钟,是典型的追及问题:
乙追丙耗时:40=,推出:。10VVV−丙乙丙54VV=乙丙丙比甲早出发30分钟,甲追上丙耗100分钟,也是追及问题:甲追丙耗时:100=,推出:。30VVV−丙甲丙1310VV=甲丙
甲比乙晚20分钟出发,追及时间=。现在、都用20VVV−乙乙甲V甲V乙V丙
的某个倍数代入:追及时间===500(分钟)5204135104VVV×−丙丙丙2526252020−
解法1既用了算术的追及问题公式,又用了列方程的代数方法.
下面再介绍一种列表法,对解这类题更方便.
解法2:我们把题中的条件按下列方式填入下面表格中:让同一
列格子中填行相同路程时甲、乙、丙三辆汽车各自所需的时间,如第
一列中填入稍稍转化了的已知条件:乙走40分钟的路程丙需走40+
10=50(分钟);第二列中填入甲走100分钟的路程丙需用100+20+
10=130(分钟).以前两列中条件的关系,再根据当速度一定时路程
与时间成正比的性质,当丙走650=[50,130]分钟的路程时乙需用40
×13=520(分钟),甲则需用100×5=500分钟.由于乙比甲早出发20
分钟,恰为520分钟与500分钟之差,因此甲出发后500分钟时追上
乙.
答:甲出发后需500分钟才能追上乙.
说明:一般地,当知道丙走c分钟的路程与甲走a分钟、乙走b分钟的路程相等时,可列一方程求出所需的答案。设甲出发后ax分
钟追上乙,则。(20为乙比甲早出发的分钟数)因此20bxax=+,,即甲出发后分钟追上乙。20xba=−20aaxba=−20aba−在本题的条件下,c=650,a=500,b=520.因此,==500(分钟)20aba−20500520500×−例7星期日小明去找同学玩了两三个小时,离开家时他看了看
钟,回家时又看了看钟,发现时针与分针恰好互换了一个位置.问小
明共离开家多少时间?
解:因为小明离家回来时时针走到分针位置,分针走到时针位置,
说明两针合起来恰好走了若干个整圈.设外出时间分为二个时段,第
一段为2小时.小明出去整2小时,分针就应转过2圈,转回原处,而时针两小时走了圈。紧接着在第二个时间段,形成两针互换位置,212两针合起来在第二时段内必须再走(1-)圈。由于分针在钟盘上212转圈的速度是时针的12倍,所以在第二时段内分针要走其中的(1-)×圈。故分针要走:2121213(分钟)2122(1)6046121313−××=答:小明离家共2小时又分钟。24613习题九
1.把一个两位数的个位数字与其十位数字交换后得到一个新数,
它与原来的数加起来恰好是某个自然数的平方,求原来这个两位数与
新得到的两位数的和.
2.一辆汽车在公路上匀速行驶,司机看见里程碑上的数字是一个
两位数再过一小时,里程碑上是三位数,又恰好是第一个两位数中间加了个零(用表示),马上看看手表记下时间,一个小时以后,再AB看里程碑,上面仍然是一个两位数,不过恰好是第一个两位数颠倒了顺序(用表示)。再过一小时,里程碑是上三位数,又恰好是第一BA个两位数中间加了个零(用表示)。请问车速是多少?三个里程0AB碑上的数字各是多少?
3.在一个红钱包与一个黑钱包里分别装着6枚和8枚硬币,并且
两个钱包中的总钱数相等.如果从红钱包中任取两枚硬币与黑钱包中
任取的两枚硬币交换时,红钱包中的总钱数要么比原来多2分,要么
比原来的钱数少2分.问两个钱包中共装了多少钱?(注:这里的硬
币只有1分、2分、5分三种)