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解方程:找出缺少的數

一句話概括: 解方程就是找出未知字母(稱為變數)的值,使等號兩邊相等。做法是對兩邊進行相同的運算,直到字母單獨留在一邊。

為什麼成立

方程是一個帶有等號的數學句子,例如 3x + 5 = 20,等號兩邊的值相同。解方程是代數最核心的技能。孩子會用它來求未知的角度、長度、價格和速度,日後在科學課上也要用它來變換公式。只要能保持方程平衡,幾乎任何隱藏了一個數的問題都能迎刃而解。

可以這樣理解: 把方程想像成一個完全平衡的天平。左邊和右邊一樣重。如果從一邊拿走 5 克,另一邊也必須拿走 5 克,否則天平就會傾斜。要找出神秘重量 x,就要不斷從兩邊拿走或平分相同的份量,直到 x 單獨留在一邊,而另一邊就顯示出它的重量。 (這個比喻的局限:真正的天平不能放負數重量,也很難想像把秤盤分成三等份,但方程處理負數、分數和除法卻毫無困難。天平只能解釋為什麼必須對兩邊做相同的運算,並不能說明每一個可以進行的步驟。)

例題詳解

解 4x − 7 = 2x + 9。

  1. 把含 x 的項移到同一邊。兩邊同時減去 2x:4x − 2x − 7 = 9,所以 2x − 7 = 9。
  2. 用逆運算(相反的運算)抵消 − 7。兩邊同時加 7:2x = 16。
  3. 2x 表示 2 × x,所以要抵消乘法。兩邊同時除以 2:x = 8。
  4. 把 x = 8 代回原方程檢查:左邊 4 × 8 − 7 = 25,右邊 2 × 8 + 9 = 25。兩邊相等。

答案: x = 8

常見錯誤

  • 只對方程的一邊進行運算;改正方法:每一步都在兩邊寫出來,就像保持天平平衡一樣。
  • 用錯了逆運算,例如用減 7 來消去 − 7;改正方法:記住加法抵消減法,除法抵消乘法。
  • 忘記把括號內的每一項都乘上,結果 3(x + 4) 變成了 3x + 4;改正方法:先展開成 3x + 12,再移動其他項。
  • 最後沒有驗算;改正方法:把答案代回原方程,確認兩邊相等。

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解 x + 9 = 15。

家長常見問題

孩子在幾年級學解方程?

孩子在小學就會接觸簡單的「找出缺少的數」題目,但用字母正式解方程,在澳洲和英國通常從 7 年級開始,在美國則約在 6–7 年級。到了 8–9 年級(美國為 8 年級),他們會解含括號以及兩邊都有未知數的方程。

在家可以怎樣幫助孩子學解方程?

請孩子把每一步大聲說出來,說明他們對兩邊做了甚麼以及原因。鼓勵他們把每個答案代回原方程驗算,也可以一起玩「心裡想一個數」的猜謎遊戲,並把它們轉化成方程。

為甚麼孩子答案正確卻被扣分?

很多老師希望看到每一步都寫在新的一行,等號上下對齊,以便理解推理過程。養成寫出步驟的習慣,也能幫助孩子在較難的方程中發現自己的錯誤。

「把數移到另一邊並變號」這種做法可以嗎?

這是一個能得出正確結果的捷徑,但它掩蓋了真正的原理——對兩邊做相同的運算。先學會天平概念的孩子,符號錯誤較少,面對含分數和括號的較難方程時也更能應付。