小学数学知识点例题精讲《不定方程与不定方程组》教师版.pdf

1 1.利用整除及奇偶性解不定方程2.不定方程的试值技巧3.学会解不定方程的经典例题一、知识点说明历史概述不定方程是数论中最古老的分支之一古希腊的丢番图早在公元3世纪就开始研究不定方程,因此常称不定方程为丢番图方程中国是研究不定方程最早的国家,公元初的五家共井问题就是一个不定方程组问题,公元5世纪的张丘建算经中的百鸡问题标志着中国对不定方程理论有了系统研究宋代数学家秦九韶的大衍求一术将不定方程与同余理论联系起来考点说明在各类竞赛考试中,不定方程经常以应用题的形式出现,除此以外,不定方程还经常作为解题的重要方法贯穿在行程问题、数论问题等压轴大题之中在以后初高中数学的进一步学习中,不定方程也同样有着重要的地位,所以本讲的着重目的是让学生学会利用不定方程这个工具,并能够在以后的学习中使用这个工具解题.二、不定方程基本定义1、定义：不定方程（组）是指未知数的个数多于方程个数的方程（组）.2、不定方程的解：使不定方程等号两端相等的未知数的值叫不定方程的解,不定方程的解不唯一.3、研究不定方程要解决三个问题：判断何时有解;有解时确定解的个数;求出所有的解三、不定方程的试值技巧1、奇偶性2、整除的特点（能被 2、3、5 等数字整除的特性）3、余数性质的应用（和、差、积的性质及同余的性质）模块一、利用整除性质解不定方程【例例 1】求方程 2x3y8 的整数解【考点】不定方程 【难度】2 星 【题型】解答 例题精讲例题精讲知识精讲知识精讲教学目标教学目标不定方程与不定方程组不定方程与不定方程组2【解析】方法一：由原方程,易得 2x83y,x432y,因此,对 y 的任意一个值,都有一个 x 与之对应,并且,此时 x 与 y 的值必定满足原方程,故这样的 x 与 y 是原方程的一组解,即原方程的解可表为：342xkyk,其中 k 为任意数说明 由 y 取值的任意性,可知上述不定方程有无穷多组解方法二：根据奇偶性知道 2x 是偶数,8 为偶数,所以若想 2x3y8 成立,y 必为偶数,当 y0,x4;当 y2,x7;当 y4,x10,本题有无穷多个解.【答案】无穷多个解【巩固】求方程 2x6y9 的整数解【考点】不定方程 【难度】2 星 【题型】解答【解析】因为 2x6y2(x3y),所以,不论 x 和 y 取何整数,都有 2|2x6y,但 29,因此,不论 x 和 y 取什么整数,2x6y 都不可能等于 9,即原方程无整数解说明：此题告诉我们并非所有的二元一次方程都有整数解.【答案】无整数解【例例 2】求方程 4x10y34 的正整数解【考点】不定方程 【难度】2 星 【题型】解答【解析】因为 4 与 10 的最大公约数为 2,而 2|34,两边约去 2 后,得 2x5y17,5y 的个位是 0 或 5 两种情况,2x 是偶数,要想和为 17,5y 的个位只能是 5,y 为奇数即可;2x 的个位为 2,所以 x 的取值为1、6、11、16x1 时,172x15,y3,x6 时,172x 5,y1,x11 时,172x17 22,无解所以方程有两组整数解为：16,31xxyy【答案】16,31xxyy【巩固】求方程 3x5y12 的整数解【考点】不定方程 【难度】2 星 【题型】解答【解析】由 3x5y12,3x 是 3 的倍数,要想和为 12（3 的倍数）,5y 也为 3 的倍数,所以 y 为 3 的倍数即可,所以 y 的取值为 0、3、6、9、12y0 时,125y12,x4,x3 时,125y1215,无解所以方程的解为：40 xy【答案】40 xy【巩固】解不定方程：2940 xy（其中 x,y 均为正整数）【考点】不定方程 【难度】2 星 【题型】解答【解析】方法一：2x 是偶数,要想和为 40（偶数）,9y 也为偶数,即 y 为偶数,也可以化简方程2940 xy,40920522xyxy知道 y 为偶数,所以方程解为：112,24xxyy【答案】112,24xxyy3模块二、利用余数性质解不定方程【例例 3】求不定方程7111288xy的正整数解有多少组?【考点】不定方程 【难度】3 星 【题型】解答【解析】本题无论x或是y,情况都较多,故不可能逐一试验检验可知 1288 是 7 的倍数,所以11y也是 7 的倍数,则y是 7 的倍数设7yz,原方程可变为11184xz,z可以为 1,2,3,16由于每一个z的值都确定了原方程的一组正整数解,所以原方程共有 16 组正整数解【答案】16 组【例例 4】求方程 3x5y31 的整数解【考点】不定方程 【难度】3 星 【题型】解答【解析】方法一：利用欧拉分离法,由原方程,得 x3153y,即 x102y13y,要使方程有整数解13y必须为整数取 y2,得 x102y13y10417,故 x7,y2当 y5,得 x102y13y101022,故 x2,y5当 y8,得 x102y13y10163 无解 所以方程的解为：72,25xxyy方法二：利用余数的性质3x 是 3 的倍数,和 31 除以 3 余 1,所以 5y 除以 3 余 1（2y 除以 3 余 1）,根据这个情况用余数的和与乘积性质进行判定为：取 y1,2y2,2302（舍）y2,2y4,4311（符合题意）y3,2y6,632（舍）y4,2y8,8322（舍）y5,2y10,10331（符合题意）y6,2y12,1234（舍）当 y6 时,结果超过 31,不符合题意.所以方程的解为：72,25xxyy【答案】72,25xxyy【巩固】解方程7489xy,（其中 x、y 均为正整数）【考点】不定方程 【难度】3 星 【题型】解答【解析】方法一：7489xy,4y 是 4 的倍数,和 89 除以 4 余 1,所以 7x 除以 4 余 1（743）,可以看成3x 除以 4 余 1,根据这个情况用余数的和与乘积性质进行判定为（x13）x1,3x3,343（舍）x2,3x6,642（舍）x3,3x9,941（符合题意）x4,3x12,1240（舍）x5,3x15,1543（舍）x6,3x18,1842（舍）4x7,3x21,2141（符合题意）x8,3x24,2440（舍）x9,3x27,2743（舍）x10,3x30,3042（舍）x11,3x33,3341（符合题意）x12,3x36,3640（舍）所以方程的解为：3711,17103xxxyyy方法二：利用欧拉分离法,由原方程,897122244xxyx,1x 的取值为 4 的倍数即可,所以方程的解为：3711,17103xxxyyy【答案】3711,17103xxxyyy模块三、解不定方程组【例例 5】解方程180012008001600015abcabc （其中 a、b、c 均为正整数）【考点】不定方程 【难度】3 星 【题型】解答【解析】根据等式的性质将第一个方程整理得9648015abcabc,根据消元的思想将第二个式子扩大 4 倍相减后为：(964)4()804 15abcabc,整理后得5220ab,根据等式性质,2b为偶数,20 为偶数,所以5a为偶数,所以a为偶数,当2a 时,52220b,5b,所以8c,当4a 时,54220b,5b,所以无解.所以方程解为258abc【答案】258abc【例例 6】解不定方程1531003100 xyzxyz (其中 x、y、z 均为正整数)【考点】不定方程 【难度】3 星 【题型】解答【解析】根据等式的性质将第一个方程整理得159300100 xyzxyz,根据消元思想与第二个式子相减得148200 xy,根据等式的性质两边同时除以 2 得：74100 xy,根据等式性质4y为 4 的倍数,100 为 4 的倍数,所以7y为 4 的倍数,所以y为 4 的倍数试值如下481218,11,4788184xxxyyyzzz【答案】481218,11,4788184xxxyyyzzz