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七年级上册 · 第三章 代数式

3.1 列代数式表示数量关系

用一个字母代替会变的数,一个式子就能说清一整类情况。这一节学三件事:什么是代数式、怎样把文字关系写成代数式、什么叫“乘积一定”的反比例关系。

本节导读 先修:2.3 有理数的乘方 · 本节路线

要用到:有理数的四则运算和乘方(回看 2.3);小学里用字母表示运算律和面积公式(没学过也不要紧,这一节从头讲)。

  1. 从买彩笔进入:盒数会变,就用字母代替它。
  2. 认识代数式,分清代数式和等式、不等式;学会书写规范。
  3. 反过来读:按运算顺序说出代数式的意义。
  4. 列代数式:先用文字写出关系,再逐项换成式子。
  5. 反比例关系:两个量的乘积一定;和“和一定”“比值一定”比一比。
  6. 练习与中考真题,回看“哪一步最容易写错”。

文具店里一盒彩笔有 \(12\) 支。点下面的按钮,看看买不同盒数时一共有多少支:

买 \(n\) 盒,一共有多少支彩笔?选出数量关系正确、书写也规范的一项。

A。买几盒就乘几:\(12\times n\),数和字母相乘时省略乘号、数写在前面,写成 \(12n\)。看关系:C 把“乘”错成了“加”,D 是“平均每盒分”的意思,方向反了,这两项数量关系就错了。看书写:B 的关系没错(也是 \(12\) 乘 \(n\)),但数应写在字母前面,不规范。

只用一个式子 \(12n\),买 \(2\) 盒、\(5\) 盒、\(30\) 盒都说清了。这样的式子叫代数式。这一节要回答:什么样的式子是代数式?怎样把一句话正确地写成代数式?

1. 先认识几个词:代数式和它的书写规范

前置知识:有理数的乘方(回看 2.3)。代数式:用运算符号(加、减、乘、除、乘方)把数或表示数的字母连接起来的式子,例如 \(12n\)、\(0.8x-5\)、\(a^2\)、\(\tfrac{s}{6}\)。单独一个数或一个字母也是代数式,例如 \(8\)、\(m\)。点下面几个式子,判断它是不是代数式:

直觉微图解 ①有“=”“>”“<”的,就不是代数式

核心概念 ②字母代表的是数

\(12n\) 里的 \(n\) 是“盒数”这个数,不是“彩笔”本身。列式时要说清字母表示哪个量、单位是什么。同一个代数式还能放进不同情境:\(1.5t\) 可以是每千克 \(1.5\) 元的土豆买 \(t\) kg 的钱数,也可以是每秒走 \(1.5\) m、走 \(t\) s 的路程。

字母不一定是正数:取值按题意确定;没有另外限制时,也可以是负数或 \(0\)。\(-a\) 是相反数,不一定是负数:\(a=-4\) 时,\(-a=4\)(回看 1.2)。

核心概念 ③代数式 vs 等式、不等式

代数式只写“怎么算”,不下结论。\(3a\) 是代数式;\(C=3a\) 说“\(C\) 等于 \(3a\)”,是等式;\(2x>5\) 是不等式。它们都不是代数式。

书写规范(每次写完都对照一遍)。点一点,看左边的写法怎样改成规范写法:

直觉微图解 ②五条书写规范

2. 核心点:说出代数式的意义——先算的先说

看到一个代数式,按它的运算顺序说出来:先算的先说,最后一步是什么运算,就说成什么(和、差、积、商、平方)。

\(\color{#2F7A56}{\underbrace{3x}_{\text{先算:}x\text{ 的 3 倍}}}\color{#B5452F}{\underbrace{+\,5}_{\text{最后:与 5 的和}}}\) 而 \(\color{#B5452F}{\underbrace{3\,\cdot}_{\text{最后:3 倍}}}\color{#2F7A56}{\underbrace{(x+5)}_{\text{先算:}x\text{ 与 5 的和}}}\)

直觉微图解 ③把代数式看成一条流水线:数字依次经过每一步

试着用四步想问题:读懂题意 → 想办法 → 执行并检查 → 回头看。卡住时按需展开提示。

例 1(示范:跟老师走一遍思考过程)

说出 \(3(k+2)\) 和 \(3k+2\) 的意义,并各举一个生活中的例子。

① 读懂题意:两个式子长得很像,都有 \(3\)、\(k\)、\(2\)。要说清它们的区别,先看什么?

提示 1:找最后一步

\(3(k+2)\) 先算括号里的 \(k+2\),最后乘 \(3\);\(3k+2\) 先算 \(3k\),最后加 \(2\)。

看完整示范
② 想办法:按“先算的先说,最后一步定名字”来说;举例时,让式子里每一步运算都对应一件事。
③ 执行:\(3(k+2)\) 是“\(k\) 与 \(2\) 的和的 \(3\) 倍”。例:每袋饼干原来有 \(k\) 块,每袋再加 \(2\) 块,\(3\) 袋一共 \(3(k+2)\) 块。
\(3k+2\) 是“\(k\) 的 \(3\) 倍与 \(2\) 的和”。例:\(3\) 袋饼干每袋 \(k\) 块,另有 \(2\) 块散装的,一共 \(3k+2\) 块。
执行中检查:取 \(k=4\):第一种每袋 \(6\) 块、\(3\) 袋 \(18\) 块;第二种 \(12\) 块加 \(2\) 块是 \(14\) 块。两个结果不同,说明这两个式子确实表示不同的事 ✓。

④ 回头看:括号改变了运算顺序,意义就变了。说意义时,“和的 3 倍”和“3 倍与 2 的和”只差几个字,顺序却完全不同。

自己试试:\(4(n-1)\) 的意义是什么?

B。括号里的 \(n-1\) 先算,最后一步乘 \(4\),所以是“差的 \(4\) 倍”。A 和 C 说的都是 \(4n-1\)。

3. 核心点:列代数式——先写文字关系,再换成字母

反过来,把一句话写成代数式:按叙述的顺序,先说的先写。题目长的时候分三步:找出有哪些量 → 用文字写出它们的关系 → 逐项换成数和字母。

\(\color{#2F7A56}{\underbrace{\text{找出数量}}_{\text{有哪些量}}}\) → \(\color{#966524}{\underbrace{\text{文字关系}}_{\text{找回的钱 = 付的钱 − 花的钱}}}\) → \(\color{#B5452F}{\underbrace{\text{代数式}}_{\text{逐项换成数和字母}}}\)

直觉微图解 ④用线段图分清“比 \(a\) 的 3 倍少 2”和“\(a\) 与 2 的差的 3 倍”

例 2(示范)

打印店黑白打印每页 \(0.2\) 元,彩色打印每页 \(a\) 元。小敏打印了 \(30\) 页黑白、\(8\) 页彩色,付了 \(20\) 元。应找回多少元?

① 读懂题意:题里有哪几笔钱?哪个量是会变的,用字母表示?

提示 1:先用文字写关系

找回的钱 = 付的钱 - 黑白打印的钱 - 彩色打印的钱。

看完整示范
② 想办法:每一笔钱都是“单价 × 页数”。黑白的单价、页数都已知,能直接算出;彩色的单价是 \(a\),只能写成式子。
③ 执行:黑白:\(0.2\times30=6\)(元);彩色:\(8\times a=8a\)(元)。找回 \(20-6-8a\),即 \((14-8a)\) 元。
执行中检查:数写在字母前(\(8a\) 不写 \(a8\));式子是差、后面带单位,要加括号。再取 \(a=1\) 试试:彩色花 \(8\) 元,一共花 \(14\) 元,找回 \(6\) 元;式子 \(14-8\times1=6\) ✓。

④ 回头看:只含具体数的部分(\(20-6\))可以先算出来;含字母的部分写成 \(8a\) 就是答案,不用再变形。

自己试试:“\(x\) 与 \(5\) 的差的一半”怎样列式?

A。先说“\(x\) 与 \(5\) 的差”,写 \(x-5\);最后一步是“一半”,整个差除以 \(2\)。分数线起括号的作用。B 是“\(x\) 的一半与 \(5\) 的差”;C 顺序也反了。

再试一个:一个两位数,十位上的数字是 \(a\),个位上的数字是 \(b\)。这个两位数怎样表示?

提示

先拿一个具体的数想:\(37\) 是几个十加几个一?

B。\(37=3\times10+7\),所以十位是 \(a\)、个位是 \(b\) 的数是 \(10a+b\)。A 的 \(ab\) 表示 \(a\times b\),不是把两个数字并排写;C 是数字和;D 把十位和个位弄反了。

4. 核心点:反比例关系——乘积一定的两个量

先回顾正比例:每支笔 \(3\) 元,买的支数和总价一起变,比值(总价 ÷ 支数 \(=3\))一定。再换一种情况:班上 \(48\) 人分组,每组人数相同。每组 \(x\) 人,分成 \(y\) 组:每组 \(2\) 人有 \(24\) 组,每组 \(4\) 人有 \(12\) 组,每组 \(6\) 人有 \(8\) 组……\(x\) 变,\(y\) 跟着变,但 \(x\cdot y\) 总是 \(48\)。

反比例关系:两个相关联的量,一个量变化,另一个量也随着变化,并且这两个量的乘积一定,这两个量就叫成反比例的量,它们的关系叫反比例关系,写成 \(xy=k\)(\(k\) 是一个确定的值,\(k\ne0\))。小学学没学过都不要紧,这里从头讲。注意:\(xy=k\) 有等号,是等式,不是代数式。

\(\color{#2F7A56}{\underbrace{x}_{\text{一个量}}}\cdot\color{#966524}{\underbrace{y}_{\text{另一个量}}}=\color{#B5452F}{\underbrace{k}_{\text{确定的值,}k\ne0}}\)

判断依据是乘积一定,不是“一个变大、另一个变小”。

直觉微图解 ⑤三种关系放在一起:每次都算一算 \(x\cdot y\)

例 3(示范)

一个水箱装满了 \(360\) L 水。打开阀门,每分钟放出 \(x\) L,\(y\) min 放完。\(y\) 与 \(x\) 成反比例关系吗?如果成,写出关系式,并说出每分钟放 \(24\) L 时要几分钟放完。

① 读懂题意:哪两个量在变?哪个量不变?

提示 1:写出两个量的乘积

每分钟放的水量 × 放水时间 = ?

看完整示范
② 想办法:变的是每分钟放水量 \(x\) 和时间 \(y\);不变的是水的总量。先写乘积,再看它是否一定。
③ 执行:\(x\cdot y=\) 放出的总水量 \(=360\),不管 \(x\) 取多少,乘积都是确定的 \(360\),所以 \(y\) 与 \(x\) 成反比例关系,关系式是 \(xy=360\)。每分钟放 \(24\) L 时,要 \(360\div24=15\)(min)。
执行中检查:积 \(360\) 有实际意义(水的总量),确定且不为 \(0\);\(24\times15=360\) ✓。

④ 回头看:判断反比例分两步:写出两个量的乘积;看它是否等于一个确定的非零值,并说出这个积表示什么。

自己试试:下面哪两个量成反比例关系?

A。步长 × 步数 = 路长,\(xy=1200\),乘积一定。B 是 \(y\div x=4\),比值一定,是正比例;C 是和一定,乘积会变;D 两个量没有确定的关系。

5. 用之前必查:三大翻车现场

翻车现场 ①(最高频!)顺序写反
❌ 典型错解:“比 \(m\) 的 \(2\) 倍少 \(3\)”写成 \(3-2m\);“\(m\) 与 \(3\) 的差的 \(2\) 倍”写成 \(2m-3\)。
✅ 看图秒懂:先有 \(2\) 个 \(m\) 那么长,再截掉 \(3\),剩下 \(2m-3\)。第二句最后一步是“\(2\) 倍”,要写成 \(2(m-3)\)。先划分语句层次,找出最后一步。
翻车现场 ②书写不规范、漏括号
❌ 典型错解:\(t\times5\)、\(a5\)、\(1\tfrac13x\)、\(n\div5\),还有“\(3x-4\) 千克”。
✅ 一眼看清:依次改成 \(5t\)、\(5a\)、\(\tfrac43x\)、\(\tfrac n5\)、\((3x-4)\) 千克。带分数不化成假分数,会被看成 \(1+\tfrac13x\)。
翻车现场 ③一个变大、一个变小,就是反比例?
❌ 典型错解:“周长 \(20\) cm 的长方形,长变大、宽就变小,所以长和宽成反比例。”
✅ 一眼看清:长 + 宽 \(=10\),是和一定。长 \(2\) 宽 \(8\),积 \(16\);长 \(4\) 宽 \(6\),积 \(24\):积在变,不成反比例。先算乘积再下结论。
再深一点(可以先跳过):如果 \(xy=0\),还能唯一确定吗?

如果把乘积一定中的常数改成 \(0\),取 \(x=0\) 时,\(y\) 能取哪些数?只给出这个 \(x\),能唯一确定 \(y\) 吗?

想好后看解释

为什么 \(k\ne0\)?如果 \(k=0\),取 \(x=0\) 时,\(y\) 取什么数都满足 \(xy=0\),“一个量变、另一个量随着变”就说不通了。

① 找规律:用小棒搭一排“小房子”

每间小房子是一个正方形加一个三角形屋顶,相邻两间共用一面墙。拖动滑条上的圆点(或点一下圆点再用方向键)改变房子的间数 \(n\)。红色是最左边那面墙,每间房子再添 5 根(底、顶、右墙和两根屋顶)。搭 \(n\) 间要几根?先自己写出式子,再拖动核对。

找规律后的核验记录:检验我自己的式子

原创方点图按同样摆法延长:三行左端对齐,上两行各有n个方点,最下行向右多两个。n是图号,取正整数。求总点数(个):先观察、自己列式,再核验。

第 1 图(n=1)
第 2 图(n=2)
第 3 图(n=3)

② 保留原式,分别代入n=1、2、3。先独立数图,再把式子里每个n换成图号,记录算式和值,最后比较。不要把代式值抄成图中实数。

④ 前三项核验后,换第4图再检验

先用保留的式子预测n=4的点数,再数图对照。记录代入过程、预测值、实数、是否一致;必要时修订并重核各项。

第 4 图(n=4)

自核准则:前三项都要有数图的实际结果、代入过程、计算值和比较记录。数图时不漏不重,计算时按原式来。一项不一致,就找原因;修改后重新核对前三项和新添的一项。几项都一致还不能证明一般规律,还要解释式子怎样对应图中不漏不重的分组。请按这些要点自己检查,也可以请同伴核对。

临时草稿刷新会清空,不计入学习记录。改动后,记得更新所有相关的核对记录;也可以在纸上保留修改过程。

② 进阶:面积一定和周长一定,长和宽的关系一样吗?

拖动长方形右上角的圆点(或选中后按方向键)改变长 \(x\),每格边长 1 cm。先看面积一定(\(24\) cm²),再切到周长一定(长 + 宽 \(=12\) cm),比一比乘积。

自主工作台:先自己写,再核对

草稿只在本页保留,刷新会清空,不计入学习记录。式子可用 + − * × / ÷ ^、小数和括号,乘号可省略,平方可写 ²;不要填等号或单位。网页会合并同次幂来核对,试几个数不能证明式子等价。遇到无法识别的写法,会给出核对建议;文字理由请对照提交后给出的准则自己检查。

③ 从数量到文字关系,再列式

小禾带60元买票,每张7元,买x张(x是0到8的整数)。求剩余钱数。

④ 积一定的关系

一台泵匀速排完36升水,用时t分钟,t>0。用式子表示每分钟排水量,再说明哪个乘积一定及其单位。

⑤ 同一个式子,自己编两个故事

为4n+6自拟两个不同情境。每个故事都写明n表示什么、取值范围、4和6各表示什么、所求量和单位。再选同一个合法n逐项解释两种情境。

从易到难排好了。卡住时先展开提示。

直接用

1. 小芳每天跳绳 \(x\) 下,坚持了两个星期。她一共跳了多少下?选出数量关系正确、书写也规范的一项。

B。两个星期是 \(14\) 天,总数 = 每天的下数 × 天数 = \(14x\)。看关系:A 只算了一个星期,C 用错了运算。看书写:D 的关系对,但数要写在字母前面。

2. 代数式 \(x^2-3\) 的意义是什么?

B。先算 \(x^2\),最后减 \(3\),是“平方与 \(3\) 的差”。A 是 \((x-3)^2\);C 是 \(2x-3\),把平方当成了乘 \(2\)。

易错

3. 每支笔 \(y\) 元,小林买了 \(4\) 支,付了 \(20\) 元。应找回多少元?选出数量关系正确、书写也规范的一项。

提示

先用文字写:找回的钱 = 付的钱 - 花的钱。式子是差,后面又要写单位。

A。找回 \(20-4y\),看关系:C 减反了(花的钱减付的钱),关系错。看书写:B 关系对,但式子是差、后面带单位要加括号,漏了括号读起来像只有 \(4y\) 带单位;D 关系对,但数要写在字母前面。

4. “\(m\) 与 \(n\) 的差的平方”怎样列式?

提示

最后一步是什么运算?是“差”还是“平方”?

C。先算 \(m\) 与 \(n\) 的差,最后整个差平方,差要加括号。A 是“\(m\) 与 \(n\) 的平方的差”;B 是“\(m\) 的平方与 \(n\) 的平方的差”;D 把平方当成了乘 \(2\)。

5. 下面哪两个量成反比例关系?

提示

每个选项都写出两个量的乘积,看它是不是一个确定的非零值。

A。每瓶的量 × 瓶数 = 油的总量,\(xy=18\)。B 是年龄差一定;C 是长 + 宽 \(=15\),和一定;D 是 \(y\div x=6\),比值一定,是正比例。

挑战

6. 一张方桌四边各坐 \(1\) 人。把 \(n\) 张方桌拼成一长条(相邻两张桌子拼在一起的那一边不能坐人),一共能坐多少人?

提示 1:先数前几个

\(1\) 张坐 \(4\) 人,\(2\) 张坐 \(6\) 人,\(3\) 张坐几人?画个草图数一数。

提示 2:从“形”上看

长条的上下两边,每张桌子各坐 \(1\) 人;左右两头再各坐 \(1\) 人。

B。上下两边共 \(2n\) 人,两头 \(2\) 人,一共 \(2n+2\) 人。用前几个验证:\(n=1\) 得 \(4\),\(n=2\) 得 \(6\),\(n=3\) 得 \(8\) ✓。A 没减去拼接处少坐的人;C 在 \(n=2\) 时是 \(7\),不对;D 在 \(n=1\) 时是 \(6\),不对。

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