Matematyka dla liceum/Funkcja liniowa/Układ równań z dwiema niewiadomymi

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.

Do zrobienia Do zrobienia:
  • Dokończyć tzn. rozwiązać kilka przykładów różnymi metodami
  • Poprawki językowe itp.


[edytuj] Układ równań z dwiema niewiadomymi

Układ równań z dwiema niewiadomymi, jak sama nazwa wskazuje, jest to układ równań, gdzie mamy dwie niewiadome np. x i y.

Spójrzmy na kilka przykładów układów równań:

  • 
\left\{\begin{matrix}
2x + 1 = 3y \\
x - 5 = y
\end{matrix}
 \right. (1)
  • 
\left\{\begin{matrix}
-3x - 6y + 4 = 0 \\
5x - 5 = y
\end{matrix}
 \right. (2)
  • 
\left\{\begin{matrix}
\frac{1}{2}x + 2 = 3y + x \\
5y - 4x - 5 = y
\end{matrix}
 \right. (3)

Rozwiążmy jak zwykle każdy z tych przykładów.

Mamy wiele możliwości rozwiązywania takich równań.

[edytuj] Metoda podstawiania

Metoda podstawiania polega na wyznaczeniu pewnej zmiennej z jednego równania i wstawieniu do drugiego. Rozwiążmy w ten sposób równanie (1):


\left\{\begin{matrix}
2x + 1 = 3y & (1.1) \\
x - 5 = y & (1.2)
\end{matrix}
 \right.

Najpierw wyznaczymy sobie którąś niewiadomą - w tym układzie najlepiej y z (1.2), czyli:

y = x - 5 \!

i w takiej wersji możemy podstawić do (1.1):

 2x + 1 = 3 \cdot \left( x-5 \right) \!
 2x + 1 = 3x - 15 \!

i otrzymujemy:

x = 16

Mamy już x. Teraz wystarczy do (1.2) podstawić znaleziony x, więc:

y = 16 − 5 = 11.

Odp. x = 16 i y = 11.

Drugim wariantem w tej metodzie będzie ten - kiedy najpierw wyznaczymy x z (1.1), czyli:

2x + 1 = 3y
2x = 3y - 1\ \ /{:} 2
x = \frac{3}{2}y - \frac{1}{2} (1.2')

i możemy podstawić do (1.2). Otrzymujemy:

 \frac{3}{2}y - \frac{1}{2} - 5 = y
 \frac{3}{2}y - 5\frac{1}{2} = y
 \frac{3}{2}y - y = 5\frac{1}{2}
 \frac{1}{2}y = 5\frac{1}{2} \ \ /{\cdot} 2
y = 11.

Mamy już y. Teraz wystarczy do (1.2') podstawić znaleziony y, więc:

 x = \frac{3}{2} \cdot 11 - \frac{1}{2} = \frac{33}{2} - \frac{1}{2} = \frac{32}{2} = 16 .

Odp. x = 16 i y = 11.

Jak widać, wybór zmiennej którą chcemy wyznaczyć na początku nie wpływa na wynik. Jednak dobrze wybrana zmienna może czasami znacznie ułatwić zadanie i uwolnić nas od konieczności długiego i skomplikowanego liczenia na ułamkach (choć nie zawsze).

[edytuj] Metoda przeciwnych współczynników

Metoda przeciwnych współczynników polega na przekształceniu jednego lub obu równań w taki sposób by współczynniki przy jednej zmiennej miały przeciwne wartości . Rozwiążmy w ten sposób równanie (1):


\left\{\begin{matrix}
2x + 1 = 3y & (1.1) \\
x - 5 = y & (1.2)
\end{matrix}
 \right.

Współczynnik przy zmiennej x w równaniu (1.2) powinien mieć wartość -2, czyli:

x - 5 = y \ \ /{\cdot} -2
-2x + 10 = -2y \ .

Teraz należy wstawić to do układu:


\left\{\begin{matrix}
2x + 1 = 3y & (1.1) \\
-2x + 10 = -2y & (1.2)
\end{matrix}
 \right.

i dodać stronami:

 2x + (-2x) +11 =3y + (-2y) \
 11 = y \

Mamy już y. Teraz wystarczy do (1.1') lub (1.2') podstawić znaleziony y, więc:

 x - 5 = 11 \
 x = 16 \

Odp. x = 16 i y = 11.