线性方程也称一次方程式。指
未知数都是一次的方程。其一般的形式是ax+by+...+cz+d=0。线性方程的本质是等式两边乘以任何相同的非零数,方程的本质都不受影响。
定义
线性方程也称为一次方程,因为在
笛卡尔坐标系上任何一个一次方程的表示都是一条直线。组成一次方程的每个项必须是
常数或者是一个常数和一个变量的乘积。且方程中必须包含一个变量,因为如果没有变量只有常数的式子是算数式而非
方程式。
如果一个一次方程中只包含一个变量(x),那么该方程就是一元一次方程。如果包含两个变量(x和y),那么就是一个二元一次方程,以此类推。
一元方程式
一元一次方程式是指一个方程式中仅含有一个
变量,且等号两边至少有一个一次
单项式的方程。
任意一个一元一次方程形式经化的方程。它的解为。
以下就是一个例子:
它的解便是:
一元一次方程式是等于一条线性方程式:简单点来说,如或以上的次方是不容许的。
注意:当 a=0时
如果,此方程式无限多解;如果b=0,则此方程式唯一解。
线性方程形式
形为 ax+by+...+cz+d=0 ,关于x、y的线性方程,是指经过整理后能变形为ax+by+c=0的方程(其中a、b、c为已知数,a、b不同时为0)。一元线性方程是最简单的方程,其形式为ax=b。因为把
一次方程在
坐标系中表示出来的图形是一条直线,故称其为线性方程。
应用
二元一次联立方程式
求解二元一次联立方程式可以使用代入消去法或加减消去法。
代入消去法
代入消去法就是先利用其中一个方程,将含有其中一个未知数的代数式表示另一个未知数。然后代入另一个方程,从而将这组方程转化成解两个一元一次方程式的方法。
例如:
解
得
再代入
即
从而求出
加减消去法
加减消去法就是将两个方程加或相减,从而消去其中一个未知数的方法。
通常,我们先将其中一个方程的两边同时乘以一个不是0的数,使其中的一个系数与另外一个方程的对应系数相同。再将两个方程相加或相减。
例如:
把两式相加消去x,即
从而求出
联系
线性化关系
在例子中(不是特例)变量y是x的函数,而且函数和方程的图像一致。
通常线性方程在实际应用中写作:
y=f(x)
这里f有如下特性:
f(x+y)=f(x)+f(y)
f(ax)=af(x)
一个函数如果满足这样的特性就叫做线性函数,或者更一般的,叫
线性化。
因为线性的独特属性,在同类方程中对线性函数的解决有
叠加作用。这使得线性方程最容易解决和推演。
线性方程在应用数学中有重要规律。使用它们建立模型很容易,而且在某些情况下可以假设变量的变动非常小,这样许多
非线性方程就转化为线性方程。
与微分的联系
若,则。
所以,线性函数并无
驻点,即没有
极大值和极小值,且线性函数的
斜率是未知数x 的系数。