等式的性质

📘 一元一次方程·
·等式两边加减、等式两边乘除

🎯 学习目标

  • 理解等式的基本性质:等式两边同时加、减同一个数,等式仍然成立
  • 掌握等式两边同时乘或除以同一个非零数,等式仍成立的规则
  • 能运用等式的性质解简单的一元一次方程

📚 核心概念

等式就像一架天平,两边重量相等时天平才平衡。在数学中,如果两个表达式相等(如 a=ba = b),我们就说它们构成一个等式。

等式的性质1(加减性质):如果 a=ba = b,那么对等式两边同时加上或减去同一个数 cc,等式仍然成立。也就是说:

  • a+c=b+ca + c = b + c
  • ac=bca - c = b - c

等式的性质2(乘除性质):如果 a=ba = b,那么对等式两边同时乘以或除以同一个不为0的数 cc,等式仍然成立。即:

  • ac=bca \cdot c = b \cdot c
  • ac=bc\frac{a}{c} = \frac{b}{c}(其中 c0c \neq 0

这些性质是我们解一元一次方程的基础。例如,要解方程 x+3=7x + 3 = 7,我们可以两边同时减去3,得到 x=4x = 4,这就是利用了等式的加减性质。

注意:除法中除数不能为0,因为除以0没有意义,所以使用乘除性质时一定要确保所乘或所除的数不是0。

📝 关键公式

  • 加法性质:若 a=ba = b,则 a+c=b+ca + c = b + c
    示例:若 5=55 = 5,则 5+2=5+25 + 2 = 5 + 2,即 7=77 = 7
  • 减法性质:若 a=ba = b,则 ac=bca - c = b - c
    示例:若 8=88 = 8,则 83=838 - 3 = 8 - 3,即 5=55 = 5
  • 乘法性质:若 a=ba = b,则 ac=bca \cdot c = b \cdot c
    示例:若 2=22 = 2,则 2×4=2×42 \times 4 = 2 \times 4,即 8=88 = 8
  • 除法性质:若 a=ba = bc0c \neq 0,则 ac=bc\frac{a}{c} = \frac{b}{c}
    示例:若 6=66 = 6,则 62=62\frac{6}{2} = \frac{6}{2},即 3=33 = 3

💡 经典例题

例题1:解方程 x5=9x - 5 = 9

  1. 原方程:x5=9x - 5 = 9
  2. 根据等式的加法性质,两边同时加5:
x5+5=9+5 x - 5 + 5 = 9 + 5
  1. 化简得:x=14x = 14
  2. 所以方程的解是 x=14x = 14

例题2:解方程 3x=183x = 18

  1. 原方程:3x=183x = 18
  2. 根据等式的除法性质(除数3 ≠ 0),两边同时除以3:
3x3=183\frac{3x}{3} = \frac{18}{3}
  1. 化简得:x=6x = 6
  2. 所以方程的解是 x=6x = 6

⚠️ 易错点

  • 错误1:在等式两边除以0。
    避免方法:牢记除数不能为0,使用除法性质前先确认所除的数不是0。
  • 错误2:只对等式一边进行运算。
    避免方法:始终记住“两边同时”操作,保持天平平衡。
  • 错误3:混淆“等式性质”和“移项”。
    避免方法:初学阶段应明确写出每一步依据的等式性质,不要跳步。
  • 错误4:在乘除时漏掉某一项。
    避免方法:乘除时要对整个等式两边的所有项都进行相同运算,可用括号辅助,如 2(x+3)=2x+232(x + 3) = 2 \cdot x + 2 \cdot 3

💡 例题

1

求不等式

xx1+x+22x3.\frac{x}{x-1} + \frac{x+2}{2x} \ge 3.

的所有解。(用区间表示法写出答案。)

  1. 两边同时减去33,得
xx1+x+22x30.\frac{x}{x-1} + \frac{x+2}{2x} -3 \ge 0.

。 2. 将所有项通分,得

x(2x)+(x+2)(x1)3(x1)(2x)(x1)(2x)0,\frac{x(2x) + (x+2)(x-1) - 3(x-1)(2x)}{(x-1)(2x)} \ge 0,

3x2+7x22x(x1)0.\frac{-3x^2+7x-2}{2x(x-1)} \ge 0.

。 3. 对分子因式分解,得

(3x1)(x2)2x(x1)0.\frac{-(3x-1)(x-2)}{2x(x-1)} \ge 0.

。 4. 列出不等式f(x)=(3x1)(x2)x(x1)0,f(x) = \frac{(3x-1)(x-2)}{x(x-1)} \le 0,的符号表: \begin{tabular}{c|cccc|c} &3x13x-1 &x2x-2 &xx &x1x-1 &f(x)f(x) \ \hlinex<0x<0 &-&-&-&-&++\ [.1cm]0<x<130<x<\frac{1}{3} &-&-&++&-&-\ [.1cm]13<x<1\frac{1}{3}<x<1 &++&-&++&-&++\ [.1cm]1<x<21<x<2 &++&-&++&++&-\ [.1cm]x>2x>2 &++&++&++&++&++\ [.1cm]\end{tabular} 5. 因此,当0<x<130 < x < \tfrac131<x<2.1 < x <2.时,f(x)<0f(x) < 0成立;当x=13x = \tfrac13x=2,x = 2,时,f(x)=0f(x) = 0成立。所以原不等式的解集为

x(0,13](1,2]. x \in \boxed{(0, \tfrac13] \cup (1, 2]}.

2

10x100x,10^x - 100^x,在所有实数x.x.上的最大值。

y=10x.y = 10^x.

10x100x=yy2=14(y12)2. 10^x - 100^x = y - y^2 = \frac{1}{4} - \left( y - \frac{1}{2} \right)^2.

所以,最大值是14,\boxed{\frac{1}{4}},,当且仅当y=12,y = \frac{1}{2},x=log10(12).x = \log_{10} \left( \frac{1}{2} \right).时取得。

✏️ 练习

1

xx取哪些值时,x310x2>25xx^3-10x^2>-25x成立?

2

解不等式:

xx+30.\frac{x}{x + 3} \ge 0.

请用区间表示法写出答案。

3

aabb为正实数,且满足a+b=1.a + b = 1.。求1a+1b.\frac{1}{a} + \frac{1}{b}.所有可能取值的集合。

4

a1,a_1,a2,a_2,\dots是一列正实数,且对所有n>1.n > 1.都满足

an=11an1n a_n = 11a_{n - 1} - n

a1.a_1.的最小可能值。

5

a ab bc c是非零实数,且满足a+b+c=0 a+b+c=0a3+b3+c3=a5+b5+c5 a^3+b^3+c^3=a^5+b^5+c^5。求 a2+b2+c2 a^2+b^2+c^2的值。