奥数全年级一百七十九专题题库教师版223不定方程与不定方程组教师版

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：①判断何时有解；②有解时确定解的个数；③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1】求方程2x－3y＝8的整数解【考点】不定方程【难度】2星【题型】解答【解析】方法一：由原方程，易得2x＝8＋3y，x＝4＋32y，因此，对y的任意一个值，都有一个x与之对应，例题精讲知识精讲教学目标不定方程与不定方程组并且，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2x－3y＝8成立，y必为偶数，当y＝0，x＝4；当y＝2，x＝7；当y＝4，x＝10……，本题有无穷多个解。【答案】无穷多个解【巩固】求方程2x＋6y＝9的整数解【考点】不定方程【难度】2星【题型】解答【解析】因为2x＋6y＝2(x＋3y)，所以，不论x和y取何整数，都有2|2x＋6y，但2Œ9，因此，不论x和y取什么整数，2x＋6y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2】求方程4x＋10y＝34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2x＋5y＝17，5y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、16……x＝1时，17－2x＝15，y＝3，x＝6时，17－2x＝5，y＝1，x＝11时，17－2x＝17－22，无解所以方程有两组整数解为：16,31xxyy【答案】16,31xxyy【巩固】求方程3x＋5y＝12的整数解【考点】不定方程【难度】2星【题型】解答【解析】由3x＋5y＝12，3x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、12……y＝0时，12－5y＝12，x＝4，x＝3时，12－5y＝12－15，无解所以方程的解为：40xy【答案】40xy【巩固】解不定方程：2940xy（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2940xy，40920522xyxy知道y为偶数，所以方程解为：112,24xxyy【答案】112,24xxyy模块二、利用余数性质解不定方程【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4】求方程3x＋5y＝31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x＝3153y，即x＝10－2y＋13y，要使方程有整数解13y必须为整数．取y＝2，得x＝10－2y＋13y＝10－4＋1＝7，故x＝7，y＝2当y＝5，得x＝10－2y＋13y＝10－10＋2＝2，故x＝2，y＝5当y＝8，得x＝10－2y＋13y＝10－16＋3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y＝1，2y＝2，2÷3＝0……2（舍）y＝2，2y＝4，4÷3＝1……1（符合题意）y＝3，2y＝6，6÷3＝2（舍）y＝4，2y＝8，8÷3＝2……2（舍）y＝5，2y＝10，10÷3＝3……1（符合题意）y＝6，2y＝12，12÷3＝4（舍）当y＞6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（7÷4≡3），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（x＜13）x＝1，3x＝3，3÷4≡3（舍）x＝2，3x＝6，6÷4≡2（舍）x＝3，3x＝9，9÷4≡1（符合题意）x＝4，3x＝12，12÷4≡0（舍）x＝5，3x＝15，15÷4≡3（舍）x＝6，3x＝18，18÷4≡2（舍）x＝7，3x＝21，21÷4≡1（符合题意）x＝8，3x＝24，24÷4≡0（舍）x＝9，3x＝27，27÷4≡3（舍）x＝10，3x＝30，30÷4≡2（舍）x＝11，3x＝33，33÷4≡1（符合题意）x＝12，3x＝36，36÷4≡0（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()80415abcabc，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6】解不定方程1531003100xyzxyz(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159300100xyzxyz，根据消元思想与第二个式子相减得148200xy，根据等式的性质两边同时除以2得：74100xy，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