初中数学的自然原理
第三部分:式

代数式

对应人教版七年级上册第三章。

用运算符号把数和表示数的字母连接起来的式子,叫代数式。 字母代表“任意一个数”,一个代数式就代表了一整类计算:字母取不同的值,式子就算出不同的结果。

从哪里来#

用火柴棒摆正方形,一个挨一个排成一排:摆 1 个正方形要 4 根,摆 2 个要 7 根,摆 3 个要 10 根。摆 100 个要多少根?

火柴棒摆正方形:先放 1 根,以后每多一个正方形再加 3 根

一个一个数太慢。看看火柴是怎样增加的:最左边先放 1 根竖的,之后每添一个正方形,只要再加上、下、右 3 根。所以

  • 摆 1 个: 根;
  • 摆 2 个: 根;
  • 摆 100 个: 根。

这些算式的样子完全一样,变的只是正方形的个数。用字母 表示正方形的个数,就能一次说清所有情况:摆 个正方形要 根火柴。

就是一个代数式。像 、、、、 这样,用运算符号(加、减、乘、除、乘方、开方)把数和字母连起来的式子都是代数式。单独一个数或一个字母,比如 、,也算代数式。

换一种数法也可以:第一个正方形用 4 根,后面 个正方形每个再加 3 根,共 根。两个式子样子不同,算出来的结果却总是一样,它们是“相等的式子”。怎样不用一个一个代数就看出它们相等,是下一页要讲的内容(见第三部分“整式的加减”)。

从算式到代数式,就是从“文字语言”翻译成“符号语言”:“正方形个数的 3 倍再加 1”写成 ,短而且准确(见第一部分“三种数学语言”)。

代数式里没有等号和不等号。 是代数式; 是方程, 是不等式。

代数式的写法#

代数式里字母和数混在一起,为了不产生误会,写法有几条约定:

约定 例子 为什么
数和字母、字母和字母相乘,乘号写成“·”或者省略 写成 , 写成 乘号“×”和字母 容易看混
数写在字母前面 写成 统一写法,一眼看出字母前面的数
带分数和字母相乘,带分数要化成假分数 写成 带分数本身是“整数加分数”,后面紧跟字母容易读错
除法写成分数的形式 写成 分数线就是除号,写起来更紧凑

数和数相乘,乘号不能省: 不能写成 。

列代数式#

列代数式的关键是先用文字把“谁和谁、按什么顺序算”说清楚,再换成符号。 运算顺序靠括号表达,文字里先算的部分,式子里就要先算,必要时加括号。

文字 代数式 说明
与 的和的平方 先求和,再平方
与 的平方和 先各自平方,再求和
比 的 3 倍少 5 的数 先算 3 倍,再减 5
与 1 的差的一半 先求差,再除以 2
十位数字是 、个位数字是 的两位数 十位上的 表示 个十
三个连续整数,中间一个是 ,, 相邻整数相差 1

例 1 某商品每件进价 元,商店按进价提高 40% 标价,再打八折出售。每件商品的利润是多少元?

思路: 利润 = 售价 − 进价。售价还不知道,要先求标价,再求售价,一步一步往前推。

解:

  1. 标价:比进价提高 40%,是 (元)。
  2. 售价:打八折,是标价的 0.8 倍,(元)。
  3. 利润:(元)。

答:每件商品的利润是 元。

回顾: 结果说明,不管进价是多少,利润总是进价的 12%。这是用字母算一次就得到的一般规律,换成具体的数就得每次重算。

例 2 一个两位数,十位数字是 ,个位数字是 。把十位数字和个位数字交换位置,得到一个新的两位数。说明:原数与新数的差一定是 9 的倍数。

思路: “说明对所有两位数都成立”,不能只举几个例子,要用字母表示任意一个两位数,再算差。

解: 原数是 ,新数是 。它们的差是

是整数,所以差是 9 的倍数。

比如 ,这里 ,和算出来的一样。这种用字母和运算说明一般规律的方法叫代数推理(见第一部分“怎样证明”);式子的变形用到了去括号和合并同类项(见第三部分“整式的加减”)。

代数式的值#

用数值代替代数式里的字母,按照式子中的运算算出的结果,叫代数式的值。 求值分两步:先代入,再计算,计算就是有理数的混合运算(见第二部分“有理数的运算”)。

代入时要注意两点:

  • 字母换成负数或分数时,要加上括号。 时, 是 ,不是 。
  • 代数式里省略的乘号,代入数后要写回来:, 时, 是 。

例 3 当 , 时,求 和 的值。

解:

两个式子的值相等。换别的 、 试试,比如 ,,两个式子都得 9。这不是巧合: 和 是同一个式子的两种写法(见第三部分“整式的乘法”)。

例 4 已知 ,求 的值。

思路: 只有一个条件,求不出 、 各是多少。但看所求的式子: 正好是 的 倍。把 当成一个整体,就不必知道 、 各自的值。

解:

想一想: 也可以随便找一组满足条件的数,比如 ,,代入得 。这样能检验答案,但不能代替解答:满足 的数有无数组,“整体代入”说明了不管取哪一组,结果都是 ;只试一组,说明不了其他组也是 。

值随字母变化#

回到开头的火柴棒:摆 个正方形要 根火柴。让 取 1,2,3,…,代数式 的值依次是:

1 2 3 4 5 6
4 7 10 13 16 19

把每一对数画成一个点,横坐标是 ,纵坐标是 的值:

n 每增加 1,3n + 1 的值增加 3,各点排在一条直线上

每增加 1,值就增加 3,这些点排在一条直线上。代数式的值随字母的变化而变化,而且字母每取一个值,式子只有一个值和它对应。 把这种对应关系本身当作研究对象,就是函数(见第七部分“函数”);像 这样“每一步增加同样多”的关系,是一次函数(见第七部分“一次函数”)。

这里的 是正方形的个数,只能取正整数,所以图上是一个一个分开的点,不能连成线。字母能取哪些值,要看它在问题里代表什么。

易错点#

  • 省略乘号时出错。 数和数之间的乘号不能省: 不能写成 ;两位数写成 也是错的, 表示 ,两位数是 。
  • 顺序和括号没弄清。 “ 与 的和的平方”是 ,“ 与 的平方和”是 ;“ 的一半与 1 的差”是 ,“ 与 1 的差的一半”是 。文字里哪部分先算,式子里就要先算。
  • 代入负数不加括号。 时,,。 是“ 的平方”, 换成 后,平方的是整个 。
  • 把求代数式的值当成解方程。 代数式没有等号,“求值”是已知字母求结果;解方程是已知结果求字母。
  • 忽略字母的实际意义。 表示个数、人数的字母只能取正整数(或自然数),表示长度的字母只能取正数。

联系#

真题: 2025 年第 13 题、2023 年第 11 题。