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同解方程与逆运算

求解的引擎只有一条平衡法则:对两边做同样的事,解就保持不变。再配上逆运算,你就能有目的地、一步一步把变量孤立出来。

保持平衡,就保持解

把方程想象成一架平衡的天平:等号表示两个托盘一样重。如果你往两个托盘各加上相同的重量,或各拿走相同的重量,天平仍然平衡。在代数里,这意味着你可以对两边同时加、减、乘、除同一个量(绝不能除以零),方程的解集仍然完全不变。解集相同的两个方程称为同解方程

逆运算抵消已做的运算

要解放变量,就用逆运算——即能抵消它的运算——把围着它的东西一层层剥掉。加法与减法互相抵消;乘法与除法互相抵消。减去一个数用的是它的相反数(它的负值);除以一个数用的是它的倒数(它的乘法逆元)。

顺序很重要。要把 x 单独留下,就按运算顺序相反次序去抵消:先清掉加减,最后再清掉乘除。这与你求值时的顺序正好相反。

Solve   3x + 5 = 20

Undo the +5 first (subtract 5 from both sides):
  3x + 5 - 5 = 20 - 5
  3x = 15
Undo the times-3 (divide both sides by 3):
  3x / 3 = 15 / 3
  x = 5

Check in the original: 3(5) + 5 = 15 + 5 = 20  TRUE.
减法抵消 +5;除法抵消 ×3——先处理加减,再处理乘除。

移项是捷径,而非新规则

你常会看到一项被“移”到另一边并变号——例如 x + 7 = 12 变成 x = 12 - 7。这就是移项,并不神秘:把 +7 移过去变成 -7,与对两边同时减 7 完全是一回事。一旦你信任背后的平衡法则,就可以放心使用这个捷径。