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KBAT · 方程组

KBAT:情境中的联立方程

联立方程的 KBAT 题要求你把一段文字情境化成一个线性方程和一个非线性方程,用代入法解出,再判断哪个解在情境中被允许,以及第二种情形是否根本可能。解方程是中四内容;高层次的部分在于建模与判断可行性。

为什么这是 KBAT 题

常规的方程组题直接给你一个线性方程和一个非线性方程,说「联立求解」。KBAT 题给你一份设计要求,周长、面积、一条关于尺寸的规则,要你自己写出这两个方程,解出后,再拿情境去检验答案。

这就是Kemahiran Berfikir Aras Tinggi,高层次思维:代入法和二次公式都是熟悉的中四内容,但选变量、搭出这一对方程、判断哪个根有意义(或者是否存在任何解),这些步骤没有人替你写明。在 Add Math 里,这奖励的是能把方程组与背后的图形或情形联系起来的学生,以及把判别式读作「某件事到底可不可能」的陈述、而不只是公式里一个数字的学生。

一道例题,试卷二风格

这是一道按 SPM 试卷二风格编写的原创题。请先自己做一遍,再看解答。

Q1[8 marks]

一位景观设计师计划建一个矩形的倒影池。为了嵌入庭院,周长必须为 34 m,水面必须覆盖 66 m2^{2}

(a) 设长为 xx m、宽为 yy m,列出两个方程并联立求解,找出可能的尺寸。(b) 一条准则要求长比宽多出超过 4 m。

写出满足此条件的尺寸,并给出理由。(c) 设计师想知道:在同样 34 m 周长下,池子能否改为围出 80 m2^{2}

请通过对判别式的推理,判断这是否可能。

Show worked solution

理解。 周长给出一个关于 xxyy 的线性方程;面积给出一个非线性方程。

我们把它们一起解,选出符合准则的尺寸,再检验在同样周长下 80 m2^{2} 是否可达。

计划。 由周长,2(x+y)=34x+y=172(x+y)=34\Rightarrow x+y=17

由面积,xy=66xy=66。把 y=17xy=17-x 代入面积方程得到一个二次方程,再求解。

执行并检验。 (a) 两个方程为:

x+y=17xy=66x+y=17 \qquad\text{与}\qquad xy=66

y=17xy=17-x 代入 xy=66xy=66

x(17x)=66    17xx2=66    x217x+66=0x(17-x)=66 \;\Rightarrow\; 17x-x^{2}=66 \;\Rightarrow\; x^{2}-17x+66=0

因式分解:(x11)(x6)=0(x-11)(x-6)=0,所以 x=11x=11x=6x=6。对应的宽为 y=1711=6y=17-11=6y=176=11y=17-6=11

无论哪种,池子的尺寸都是 11 m 乘 6 m

(b) 准则要求 长 ->4>4。当长 11 m、宽 6 m 时,116=5>411-6=5>4 ✓,所以长为 11 m、宽为 6 m。

(若指定长 6、宽 11,则长会短于宽,作为长与宽的标注被舍去。)

(c) 在同样周长下,x+y=17x+y=17,面积 80 需要 x(17x)=80x(17-x)=80

x217x+80=0x^{2}-17x+80=0

检验判别式 b24acb^{2}-4ac

(17)24(1)(80)=289320=31<0(-17)^{2}-4(1)(80)=289-320=-31<0

判别式为负,所以方程没有实数解:没有周长为 34 m 的矩形能围出 80 m2^{2}。这是不可能的。

检验。 周长固定时,最大面积出现在正方形:边长 17÷2=8.517\div 2=8.5 m,面积 8.52=72.258.5^{2}=72.25 m2^{2}

由于 66<72.2566<72.25,(a) 中的池子轻松可行;而 80>72.2580>72.25 超过了最大值,与判别式为负相符。

如何找到合理的第一步

当方程组题藏在一个情境背后时,可靠的第一步是把两个未知量清楚地命名,并把每一条信息化成一个方程。这里'长 xx、宽 yy'就是选择;周长化成 x+y=17x+y=17,面积化成 xy=66xy=66

留意哪一个方程是线性的,那正是要整理的那一个,因为把 yy 解出并代入,总能把这一对方程收成一个二次方程。别从非线性方程入手;从它代入更乱,也容易出错。

一旦你有了一个关于 xx 的二次方程,剩下的就都是常规:因式分解或用公式,再把每个 xx 配上它的 yy。给变量命名、并选线性方程来代入,就把一份陌生的要求变成了你练过许多遍的套路。

阅卷老师看重什么

评分是分步给分的,所以步骤分一行一行地给。对于情境联立方程题,阅卷老师会找:

  • 由文字正确列出两个方程,x+y=17x+y=17(线性)与 xy=66xy=66(非线性)。
  • 从线性方程代入,得到一个二次方程 x217x+66=0x^{2}-17x+66=0
  • 有效的求解方法,因式分解 (x11)(x6)=0(x-11)(x-6)=0 或用二次公式。
  • 两个根都配上对应的值,尺寸写为 11 m 乘 6 m。
  • 带理由地应用准则,长比宽多 5 m,超过 4 m。
  • (c) 部分的判别式论证:289320=31<0289-320=-31<0,故无实数解,80 m2^{2} 不可能。

老师如何帮助你

情境方程组进步最快,靠的是学生练习把文字翻译成方程、再为每个答案辩护。在一对一课堂上,我们的老师会请你在动笔前先定义两个变量,把「从线性方程代入」养成习惯,并用文字说清为什么某个根要保留或舍去。

我们会在判别式上多花时间,把它当作判断可行与否的是非题,因为 KBAT 的分数就住在那里。spmaddmath.com.my 的老师经验丰富,课程在线进行,以英语授课。

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常见问题

我该从哪个方程代入,线性还是非线性?

永远整理线性方程,代入另一个。这里把 y=17xy=17-x 解出,代入 xy=66xy=66,得到一个干净的二次方程。

从非线性方程代入通常会产生分数或多余的项,容易出错。

两个根给出的是同一个矩形,这是错了吗?

没错。x=11,y=6x=11,\,y=6x=6,y=11x=6,\,y=11 描述的是同一个 11 m 乘 6 m 的矩形;两个根只是互换了你把哪条边叫作长、哪条叫作宽。

「长比宽多出超过 4 m」的准则随后告诉你取长 11 m、宽 6 m。

判别式怎样说明某件事不可能?

判别式 b24acb^{2}-4ac 告诉你二次方程有没有实数解。对于周长 34、面积 80,它是 289320=31289-320=-31,为负,所以 x217x+80=0x^{2}-17x+80=0 没有实根,也就不存在这样的矩形。

判别式为负,是证明某情形不可能发生的一种干净方法。

如果我只求出一个尺寸,还能得分吗?

能。Add Math 试卷二为 2 小时 30 分钟100 分,评分是分步给分,步骤分一行一行地给。

正确的方程、有效的代入和一个解出的值,在你还没完成配对与解读之前,就能拿到大部分分数。

来源:SRC-DSKP-ENSRC-FORMAT

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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