Решение систем уравнений второго порядка

Как решать систему уравнений

Решение систем уравнений второго порядка

О чем эта статья:

8 класс, 9 класс, ЕГЭ/ОГЭ

Содержание
  1. Основные понятия
  2. Линейное уравнение с двумя переменными
  3. Система двух линейных уравнений с двумя переменными
  4. Метод подстановки
  5. Пример 1
  6. Пример 2
  7. Пример 3
  8. Метод сложения
  9. Система линейных уравнений с тремя переменными
  10. Решение задач
  11. Задание 1. Как привести уравнение к к стандартному виду ах + by + c = 0?
  12. Задание 2. Как решать систему уравнений способом подстановки
  13. Задание 3. Как решать систему уравнений методом сложения
  14. Задание 4. Решить систему уравнений
  15. Задание 5. Как решить систему уравнений с двумя неизвестными
  16. Определители второго и третьего порядков и их свойства с примерами решения
  17. Определители второго порядка
  18. Система двух однородных уравнений с тремя неизвестными
  19. Определители третьего порядка
  20. Основные свойства определителей
  21. Система трех линейных уравнений
  22. Однородная система трех линейных уравнений
  23. Система линейных уравнений с многими неизвестными. Метод Гаусса
  24. Методы решения систем уравнений с двумя переменными
  25. п.1. Метод подстановки
  26. п.2. Метод сложения
  27. п.3. Метод замены переменных
  28. п.4. Графический метод
  29. п.5. Примеры
  30. 🎬 Видео

Видео:Cистемы уравнений. Разбор задания 6 и 21 из ОГЭ. | МатематикаСкачать

Cистемы уравнений. Разбор задания 6 и 21 из ОГЭ.  | Математика

Основные понятия

Алгебра в 8 и 9 классе становится сложнее. Но если изучать темы последовательно и регулярно практиковаться в тетрадке и онлайн — ходить на уроки математики будет не так страшно.

Уравнение — это математическое равенство, в котором неизвестна одна или несколько величин. Значение неизвестных нужно найти так, чтобы при их подстановке в исходное уравнение получилось верное числовое равенство.

Например, возьмем 3 + 4 = 7. При вычислении левой части получается верное числовое равенство, то есть 7 = 7.

Уравнением можно назвать, например, равенство 3 + x = 7 с неизвестной переменной x, значение которой нужно найти. Результат должен быть таким, чтобы знак равенства был оправдан, и левая часть равнялась правой.

Система уравнений — это несколько уравнений, для которых надо найти значения неизвестных, каждое из которых соответствует данным уравнениям.

Так как существует множество уравнений, составленных с их использованием систем уравнений также много. Поэтому для удобства изучения существуют отдельные группы по схожим характеристикам. Рассмотрим способы решения систем уравнений.

Видео:Решение систем уравнений второго порядка. 8 класс.Скачать

Решение систем уравнений второго порядка. 8 класс.

Линейное уравнение с двумя переменными

Уравнение вида ax + by + c = 0 называется линейным уравнением с двумя переменными x и y, где a, b, c — числа.

Решением этого уравнения называют любую пару чисел (x; y), которая соответствует этому уравнению и обращает его в верное числовое равенство.

Теорема, которую нужно запомнить: если в линейном уравнение есть хотя бы один не нулевой коэффициент при переменной — его графиком будет прямая линия.

Вот алгоритм построения графика ax + by + c = 0, где a ≠ 0, b ≠ 0:

Дать переменной 𝑥 конкретное значение x = x₁, и найти значение y = y₁ при ax₁ + by + c = 0.

Дать x другое значение x = x₂, и найти соответствующее значение y = y₂ при ax₂ + by + c = 0.

Построить на координатной плоскости xy точки: (x₁; y₁); (x₂; y₂).

Провести прямую через эти две точки и вуаля — график готов.

Нужно быстро привести знания в порядок перед экзаменом? Записывайтесь на курсы ЕГЭ по математике в Skysmart!

Видео:Решение систем уравнений второй степени. Алгебра, 9 классСкачать

Решение систем уравнений второй степени. Алгебра, 9 класс

Система двух линейных уравнений с двумя переменными

Для ax + by + c = 0 можно сколько угодно раз брать произвольные значение для x и находить значения для y. Решений в таком случае может быть бесчисленное множество.

Система линейных уравнений (ЛУ) с двумя переменными образуется в случае, когда x и y связаны не одним, а двумя уравнениями. Такая система может иметь одно решение или не иметь решений совсем. Выглядит это вот так:

Из первого линейного уравнения a₁x + b₁y + c₁ = 0 можно получить линейную функцию, при условии если b₁ ≠ 0: y = k₁x + m₁. График — прямая линия.

Из второго ЛУ a₂x + b₂y + c₂ = 0 можно получить линейную функцию, если b₂ ≠ 0: y = k₂x + m₂. Графиком снова будет прямая линия.

Можно записать систему иначе:

Множеством решений первого ЛУ является множество точек, лежащих на определенной прямой, аналогично и для второго ЛУ. Если эти прямые пересекаются — у системы есть единственное решение. Это возможно при условии, если k₁ ≠ k₂.

Две прямые могут быть параллельны, а значит, они никогда не пересекутся и система не будет иметь решений. Это возможно при следующих условиях: k₁ = k₂ и m₁ ≠ m₂.

Две прямые могут совпасть, и тогда каждая точка будет решением, а у системы будет бесчисленное множество решений. Это возможно при следующих условиях: k₁ = k₂ и m₁ = m₂.

Видео:Алгебра 9 класс (Урок№25 - Решение систем уравнений второй степени.)Скачать

Алгебра 9 класс (Урок№25 - Решение систем уравнений второй степени.)

Метод подстановки

Разберем решение систем уравнений методом подстановки. Вот алгоритм при переменных x и y:

Выразить одну переменную через другую из более простого уравнения системы.

Подставить то, что получилось на место этой переменной в другое уравнение системы.

Решить полученное уравнение, найти одну из переменных.

Подставить поочередно каждый из найденных корней в уравнение, которое получили на первом шаге, и найти второе неизвестное значение.

Записать ответ. Ответ принято записывать в виде пар значений (x; y).

Потренируемся решать системы линейных уравнений методом подстановки.

Пример 1

Решите систему уравнений:

x − y = 4
x + 2y = 10

Выразим x из первого уравнения:

x − y = 4
x = 4 + y

Подставим получившееся выражение во второе уравнение вместо x:

x + 2y = 10
4 + y + 2y = 10

Решим второе уравнение относительно переменной y:

4 + y + 2y = 10
4 + 3y = 10
3y = 10 − 4
3y = 6
y = 6 : 3
y = 2

Полученное значение подставим в первое уравнение вместо y и решим уравнение:

x − y = 4
x − 2 = 4
x = 4 + 2
x = 6

Ответ: (6; 2).

Пример 2

Решите систему линейных уравнений:

x + 5y = 7
3x = 4 + 2y

Сначала выразим переменную x из первого уравнения:

x + 5y = 7
x = 7 − 5y

Выражение 7 − 5y подставим вместо переменной x во второе уравнение:

3x = 4 + 2y
3 (7 − 5y) = 4 + 2y

Решим второе линейное уравнение в системе:

3 (7 − 5y) = 4 + 2y
21 − 15y = 4 + 2y
21 − 15y − 2y = 4
21 − 17y = 4
17y = 21 − 4
17y = 17
y = 17 : 17
y = 1

Подставим значение y в первое уравнение и найдем значение x:

x + 5y = 7
x + 5 = 7
x = 7 − 5
x = 2

Ответ: (2; 1).

Пример 3

Решите систему линейных уравнений:

x − 2y = 3
5x + y = 4

Из первого уравнения выразим x:

x − 2y = 3
x = 3 + 2y

Подставим 3 + 2y во второе уравнение системы и решим его:

5x + y = 4
5 (3 + 2y) + y = 4
15 + 10y + y = 4
15 + 11y = 4
11y = 4 − 15
11y = −11
y = −11 : 11
y = −1

Подставим получившееся значение в первое уравнение и решим его:

x − 2y = 3
x − 2 (−1) = 3
x + 2 = 3
x = 3 − 2
x = 1

Ответ: (1; −1).

Видео:СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ второй степени 8 классСкачать

СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ второй степени 8 класс

Метод сложения

Теперь решим систему уравнений способом сложения. Алгоритм с переменными x и y:

При необходимости умножаем почленно уравнения системы, подбирая множители так, чтобы коэффициенты при одной из переменных стали противоположными числами.

Складываем почленно левые и правые части уравнений системы.

Решаем получившееся уравнение с одной переменной.

Находим соответствующие значения второй переменной.

Запишем ответ в в виде пар значений (x; y).

Видео:Решение систем уравнений второго порядка. Практическая часть. 8 класс.Скачать

Решение систем уравнений второго порядка. Практическая часть. 8 класс.

Система линейных уравнений с тремя переменными

Системы ЛУ с тремя переменными решают так же, как и с двумя. В них присутствуют три неизвестных с коэффициентами и свободный член. Выглядит так:

Решений в таком случае может быть бесчисленное множество. Придавая двум переменным различные значения, можно найти третье значение. Ответ принято записывать в виде тройки значений (x; y; z).

Если x, y, z связаны между собой тремя уравнениями, то образуется система трех ЛУ с тремя переменными. Для решения такой системы можно применять метод подстановки и метод сложения.

Видео:Решение систем уравнений второй степениСкачать

Решение систем уравнений второй степени

Решение задач

Разберем примеры решения систем уравнений.

Задание 1. Как привести уравнение к к стандартному виду ах + by + c = 0?

5x − 8y = 4x − 9y + 3

5x − 8y = 4x − 9y + 3

5x − 8y − 4x + 9y = 3

Задание 2. Как решать систему уравнений способом подстановки

Выразить у из первого уравнения:

Подставить полученное выражение во второе уравнение:

Найти соответствующие значения у:

Задание 3. Как решать систему уравнений методом сложения

  1. Решение систем линейных уравнений начинается с внимательного просмотра задачи. Заметим, что можно исключить у. Для этого умножим первое уравнение на минус два и сложим со вторым:
  1. Решаем полученное квадратное уравнение любым способом. Находим его корни:
  1. Найти у, подставив найденное значение в любое уравнение:
  1. Ответ: (1; 1), (1; -1).

Задание 4. Решить систему уравнений

Решим второе уравнение и найдем х = 2, х = 5. Подставим значение переменной х в первое уравнение и найдем соответствующее значение у.

Задание 5. Как решить систему уравнений с двумя неизвестными

При у = -2 первое уравнение не имеет решений, при у = 2 получается:

Видео:Математика | Система уравнений на желтую звездочку (feat Золотой Медалист по бегу)Скачать

Математика | Система уравнений на желтую звездочку (feat  Золотой Медалист по бегу)

Определители второго и третьего порядков и их свойства с примерами решения

Содержание:

Определители второго порядка:

Под определителем (детерминантом) второго порядка понимается выражение

Решение систем уравнений второго порядка

Числа Решение систем уравнений второго порядка

Формула (1) дает правило «развертывания» определителя второго порядка, а именно: определитель второго порядка равен разности произведений его элементов первой и второй диагоналей.

Видео:9 класс, 11 урок, Методы решения систем уравненийСкачать

9 класс, 11 урок, Методы решения систем уравнений

Определители второго порядка

С помощью определителей второго порядка удобно решать линейные системы двух уравнений с двумя неизвестными:

Решение систем уравнений второго порядка

Такую линейную систему, в которой свободные члены находятся в правых частях, для определенности мы будем называть стандартной.

Под решением системы (2) понимается всякая пара чисел (х, у), обращающая эту систему в тождество. Если существует только одна такая пара, то решение называется единственным. Аналогично вводится понятие решения для системы, содержащей п неизвестных Решение систем уравнений второго порядка.

Для нахождения решений системы (2) применим метод исключения. Умножая первое уравнение системы (2) на Решение систем уравнений второго порядка, а второе — на — Решение систем уравнений второго порядкаи складывая, будем иметь

Решение систем уравнений второго порядка

Аналогично, умножая первое уравнение системы (2) на а2 второе — на Решение систем уравнений второго порядкаскладывая, получаем

Решение систем уравнений второго порядка

Введем определитель системы

Решение систем уравнений второго порядка

а также дополнительные определители

Решение систем уравнений второго порядка

Заметим, что дополнительные определители Dx и Dy получаются из определителя системы D путем замены коэффициентов при указанном неизвестном на соответствующие свободные члены.

Уравнения (3) и (4) принимают вид

Решение систем уравнений второго порядка

Если Решение систем уравнений второго порядка, то отсюда получаем, что система (2) имеет единственное решение

Решение систем уравнений второго порядка

Замечание. Если определитель D = 0, то система (2) или не имеет решений (т. е. несовместна), или имеет бесконечно много решений (т. е. система неопределенная).

Пример:

Решение систем уравнений второго порядка

Решение:

Имеем Решение систем уравнений второго порядка

Отсюда на основании формул Крамера (6) получаем

Решение систем уравнений второго порядкаГеометрически решение (95; 110) представляет собой точку пересечения прямых (7).

Видео:Решение системы уравнений методом Крамера.Скачать

Решение системы уравнений методом Крамера.

Система двух однородных уравнений с тремя неизвестными

Рассмотрим однородную систему

Решение систем уравнений второго порядка

Эта система всегда совместна, так как, очевидно, имеет нулевое решение х = 0, у = 0, z = 0. Однако интересно найти не н у л е в ы е решения (х, у, z) системы (1). Пусть, например, Решение систем уравнений второго порядка.

Тогда систему (1) можно переписать в виде

Решение систем уравнений второго порядкаОтсюда, предполагая, что Решение систем уравнений второго порядка, получаемРешение систем уравнений второго порядка

Введем в рассмотрение матрицу коэффициентов системы (1)Решение систем уравнений второго порядка

Определители второго порядка Решение систем уравнений второго порядка, которые получаются из матрицы (5) путем вычеркивания соответствующего столбца, называются ее минорами. Таким образом, имеем Решение систем уравнений второго порядка

Используя эти обозначения, уравнения (3) и (4) можно переписать в следующем виде:

Решение систем уравнений второго порядка

Решение систем уравнений второго порядка

Равенства (6), очевидно, справедливы также и для нулевого решения.

Таким образом, имеем следующее правило: неизвестные однородной системы (1) пропорциональны соответствующим минорам ее матрицы коэффициентов, взятым с надлежащими знаками.

Обозначая через t коэффициент пропорциональности для отношений (6), получим полную систему решений системы (1):

Решение систем уравнений второго порядка

При выводе формул (7) мы предполагали, что Решение систем уравнений второго порядка. Однако, как легко убедиться, формулы (7) будут справедливы, если любой (хотя бы один) из миноров Решение систем уравнений второго порядкаотличен от нуля.

Замечание. Если все миноры Решение систем уравнений второго порядкаравны нулю, то система (1) требует особого рассмотрения.

Пример:

Решение систем уравнений второго порядка

Решение:

Составляя матрицу коэффициентов

Решение систем уравнений второго порядка

находим ее миноры: Решение систем уравнений второго порядкаНа основании формулы (7) полная система решений системы (8) имеет вид

Решение систем уравнений второго порядка

где Решение систем уравнений второго порядка

Простейшее ненулевое решение системы (1), получающееся при t — 1, есть х = -3, у = 18, z = 13.

Видео:Решение системы уравнений методом Крамера 2x2Скачать

Решение системы уравнений методом Крамера 2x2

Определители третьего порядка

Решение систем уравнений второго порядка

Числа Решение систем уравнений второго порядканазываются элементами определителя; они расположены в трех строках и трех столбцах его (ряды определителя). ,

Раскрывая определители второго порядка (миноры) в формуле (1) и собирая члены с одинаковыми знаками, получаем, что определитель третьего порядка представляет собой знакопеременную сумму шести слагаемых:

Решение систем уравнений второго порядка

из которых три берутся со знаком плюс, а три — со знаком минус.

Пример:

Решение систем уравнений второго порядка

Решение:

Используя формулу (1), имеем Решение систем уравнений второго порядкаВ дальнейшем мы укажем более удобные способы вычисления определителей третьего порядка.

Определение: Под минором элемента определителя третьего порядка понимается определитель младшего (второго) порядка, получающийся из данного определителя в результате вычеркивания строки и столбца, содержащих данный элемент.

Например, для определителя (3) минором его элемента 2, стоящего во второй строке и в первом столбце, является определитель Решение систем уравнений второго порядкаВ дальнейшем для краткости будем говорить, что элемент определителя третьего порядка занимает четное место, если сумма номеров его строки и его столбца есть число четное, и нечетное место, если эта сумма есть число нечетное.

Определение: Алгебраическим дополнением (минором со знаком) элемента определителя третьего порядка называется минор этого элемента, взятый со знаком плюс, если элемент занимает четное место у и со знаком минус, если его место нечетное.

Таким образом, если М есть минор элемента определителя, a i и j — соответственно номер строки и номер столбца, на пересечении которых находится данный элемент, то его алгебраическое дополнение есть

Решение систем уравнений второго порядка

Например, для элемента с2 определителя (1), находящегося во второй строке и в третьем столбце, его алгебраическое дополнение естьРешение систем уравнений второго порядка

Соответствующие знаки, приписываемые при этом минорам элементов определителя, можно задать таблицей

Решение систем уравнений второго порядка

В дальнейшем алгебраические дополнения элементов определителя с буквенными элементами условимся обозначать соответствующими прописными (большими) буквами.

Теорема Разложения: Определитель третьего порядка равен сумме парных произведений элементов какого-либо ряда его на их алгебраические дополнения (под рядом понимается строка или столбец).

Таким образом, для определителя (1) справедливы шесть разложений: Решение систем уравнений второго порядка

Легко проверить, что формулы (4) и (5) дают одно и то же выражение (2), принятое за определение.

Замечание. С помощью формул типа (4) или (5), по индукции, можно ввести определители высших порядков.

Видео:Решение систем уравнений методом подстановкиСкачать

Решение систем уравнений методом подстановки

Основные свойства определителей

При формулировках мы не будем указывать порядок определителя, так как эти свойства справедливы для определителей любого порядка.

I. (Равноправность строк и столбцов.) Определитель не меняет своего значения при замене всех его строк соответствующими столбцами, т. е.Решение систем уравнений второго порядка

Действительно, разлагая первый определитель по элементам первой строки, а второй — по элементам первого столбца, в силу теоремы разложения мы получим один и тот же результат.

II. При перестановке двух параллельных рядов определителя его модуль сохраняет прежнее значение, а знак меняется на обратный.

Пусть, например, в определителе Решение систем уравнений второго порядкапереставлены первая и вторая строки; тогда получим определитель Решение систем уравнений второго порядкаРазлагая определитель D по элементам второй строки и учитывая, что при перестановке строк изменилась четность мест этих элементов, будем иметь

Решение систем уравнений второго порядка

Аналогичное положение получается и в других случаях.

Следствие 1. Определитель, у которого два параллельных ряда одинаковы, равен нулю.

В самом деле, пусть, например,

Решение систем уравнений второго порядка

Переставляя первую и вторую строки определителя, в силу теоремы получим определитель -D. Но очевидно, эта операция не изменяет определитель D, поэтому -D = D и, следовательно, D = 0.

Следствие 2. Сумма парных произведений элементов какого-либо ряда определителя на алгебраические дополнения соответствующих элементов параллельного ряда равна нулю, т. е. для определителя (2) имеем Решение систем уравнений второго порядкаи т. д., а также Решение систем уравнений второго порядкаи т. д. (всего таких соотношений можно написать двенадцать).

Левые части всех соотношений (3) и (4) представляют собой разложения соответствующих определителей третьего порядка, содержащих два одинаковых параллельных ряда и, следовательно, равны нулю. Например, Решение систем уравнений второго порядка(здесь разложение нужно производить во второй строке!).

III. Общий множитель элементов какого-либо ряда определителя можно выносить за знак определителя, т. е.

Решение систем уравнений второго порядка

Это свойство непосредственно вытекает из разложения определителя по элементам соответствующего ряда.

Следствие 1. Если все элементы какого-либо ряда определителя равны нулю, то определитель равен нулю.

Следствие 2. Если элементы какого-либо ряда определителя пропорциональны соответствующим элементам параллельного ряда его, то определитель равен нулю.

Например, имеем Решение систем уравнений второго порядка

IV. Если элементы какого-либо ряда определителя представляют собой суммы двух слагаемых, то определитель может быть разложен на сумму двух соответствующих определителей.

Решение систем уравнений второго порядка

Следствие. Величина определителя не изменится, если /с элементам какого-либо ряда его прибавить (или отнять) числа, пропорциональные соответствующим элементам параллельного ряда с одним и тем же коэффициентом пропорциональности (так называемые «элементарные преобразования определителя»).

Решение систем уравнений второго порядка

Рассмотрим, например, определители

Решение систем уравнений второго порядка

Используя свойства IV и III, будем иметь Решение систем уравнений второго порядкаЭлементарные преобразования дают удобный способ вычисления определителей.

Пример:

Вычислить симметричный определитель

Решение систем уравнений второго порядка

Решение:

Вычитая из второй строки удвоенную первую строку, а из третьей строки утроенную первую строку, получим Решение систем уравнений второго порядка

Система трех линейных уравнений

Рассмотрим стандартную линейную систему трех уравнений

Решение систем уравнений второго порядка

свободные члены которых находятся в правых частях. Под решением системы понимается всякая тройка чисел (х, у, г), удовлетворяющая этой системе. Введем определитель системы

Решение систем уравнений второго порядкаа также дополнительные определителиРешение систем уравнений второго порядка

Последовательно умножая уравнения системы (1) на алгебраические дополнения Решение систем уравнений второго порядкасоответствующих элементов Решение систем уравнений второго порядка Решение систем уравнений второго порядкапервого столбца определителя D, получим

Решение систем уравнений второго порядка

Отсюда, применяя теорему разложения и следствие 2 к свойству II, будем иметь Решение систем уравнений второго порядка, т. е. Решение систем уравнений второго порядкаИспользуя алгебраические дополнения элементов второго и третьего столбцов определителя D, аналогично находим

Решение систем уравнений второго порядка

Если определитель системы Решение систем уравнений второго порядка, то из уравнений (5) и Решение систем уравнений второго порядкаполучаем единственное решение системы (1): Решение систем уравнений второго порядкаТаким образом, имеем правило Крамера: неизвестные стандартной линейной системы (1) с ненулевым определителем представляют собой дроби, знаменатель которых есть определитель системы, а числители равны соответствующим дополнительным определителям.

Замечание. Если определитель системы D = 0, то система (1) или несовместна, или имеет бесконечно много решений.

Пример:

Решение систем уравнений второго порядка

Решение:

Решение систем уравнений второго порядка

Вычитая из второго столбца удвоенный первый столбец, а из третьего столбца утроенный первый столбец, получимРешение систем уравнений второго порядка

Для дополнительных определителей находим следующие значения: Решение систем уравнений второго порядкаИспользуя правило Крамера, получаем решение системы:

Решение систем уравнений второго порядка

Однородная система трех линейных уравнений

Рассмотрим линейную систему

Решение систем уравнений второго порядка

свободные члены которой равны нулю. Такая линейная система называется однородной.

Однородная линейная система (1), очевидно, допускает нулевое решение х = 0, у = 0, z = 0 и, следовательно, всегда совместна.

Интересно выяснить случаи, когда однородная система имеет ненулевые решения.

Теорема: Линейная однородная система трех линейных уравнений с тремя неизвестными имеет ненулевые решения тогда и только тогда, когда ее определитель равен нулю, т. е.

Решение систем уравнений второго порядка

Доказательство: Пусть система (1) имеет ненулевое решение Решение систем уравнений второго порядкаЕсли определитель ее Решение систем уравнений второго порядкато на основании формул Крамера система (1) обладает только нулевым решением, что противоречит предположению. Следовательно, D = 0.

Пусть D = 0. Тогда линейная система (1) либо несовместна, либо имеет бесконечно много решений. Но наша система совместна, так как имеется нулевое решение. Следовательно, система (1) допускает бесконечно много решений, в том числе и ненулевые.

Замечание. Укажем способ нахождения ненулевых решений однородной системы (1) в типичном случае.

Пусть определитель системы D = 0, но не все его миноры второго порядка равны нулю.

Мы будем предполагать, что

Решение систем уравнений второго порядка

(этого всегда можно добиться с помощью перестановки уравнений и изменения нумерации неизвестных).

Рассмотрим подсистему, состоящую из двух первых уравнений системы (1):Решение систем уравнений второго порядка

В силу решения этой системы имеют вид

Решение систем уравнений второго порядка Решение систем уравнений второго порядкагде Решение систем уравнений второго порядка— соответствующие алгебраические дополнения. Подставляя эти числа в неиспользованное третье уравнение системы (1) и учитывая, что определитель D = 0, получаем

Решение систем уравнений второго порядка

Следовательно, формулы (5), где t произвольно, дают все решения полной системы (1).

Геометрически уравнения системы (1) представляют собой уравнения трех плоскостей в пространстве Oxyz. Если определитель Решение систем уравнений второго порядка, то эти плоскости пересекаются в единственной точке 0(0, 0, 0); если же определитель D =0, но не все его миноры второго порядка равны нулю, то в нашем случае эти плоскости пересекаются по прямой линии (как «листы книги»). Без рассмотрения оставлен случай слияния трех плоскостей.

Система линейных уравнений с многими неизвестными. Метод Гаусса

Рассмотрим систему Решение систем уравнений второго порядкалинейных уравнений с Решение систем уравнений второго порядканеизвестными:

Решение систем уравнений второго порядка

Здесь для коэффициентов системы введена двойная индексация, а именно: у коэффициента Решение систем уравнений второго порядкапервый индекс i обозначает номер уравнения, а второй j — номер неизвестного. Для удобства выкладок свободные члены обозначены через Решение систем уравнений второго порядка

Наиболее простой метод решения системы (1) — это метод исключения. Мы изложим его в форме схемы Гаусса (обычно называемой методом Гаусса).

Пусть для определенности Решение систем уравнений второго порядка— ведущий коэффициент». Разделив все члены первого уравнения на аи, будем иметь приведенное уравнение

Решение систем уравнений второго порядка

Решение систем уравнений второго порядка

Рассмотрим i-e уравнение системы (1):

Решение систем уравнений второго порядка

Для исключения xx из этого уравнения умножим приведенное уравнение (2) на ап и полученное уравнение вычтем из уравнения (4). Тогда будем иметь

Решение систем уравнений второго порядка

Решение систем уравнений второго порядка

Таким образом, получаем укороченную систему

Решение систем уравнений второго порядка

коэффициенты которой определяются по формулам (6).

Если ее ведущий коэффициент Решение систем уравнений второго порядка, то из системы (7) указанным выше приемом можно исключить неизвестное Решение систем уравнений второго порядка. причем новые коэффициенты будут вычисляться по формулам типа (6) и т.д. Эта часть вычислений называется прямым ходом метода Гаусса.

Для определения неизвестных Решение систем уравнений второго порядка Решение систем уравнений второго порядкаРассмотрим приведенные уравнения

Решение систем уравнений второго порядка

Отсюда последовательно находим неизвестные (обратный ход) Решение систем уравнений второго порядкаЗаметим, что операции (9) выполняются без деления.

Если очередной ведущий коэффициент окажется равным нулю, то уравнения системы следует переставить надлежащим образом. Возможно, конечно, что система (1) несовместна. Тогда, естественно, метод Гаусса не допускает реализации.

Пример:

Методом Гаусса решить систему

Решение систем уравнений второго порядка

Решение:

Составляем таблицу коэффициентов системы (10), рассматривая свободные члены ее как коэффициенты при Решение систем уравнений второго порядка:Решение систем уравнений второго порядка

Последний столбец Решение систем уравнений второго порядкасодержит суммы элементов соответствующих строк таблицы; этот столбец служит для контроля вычислений.

Считая отмеченный коэффициент 2 ведущим и деля на этот коэффициент все элементы первой строки таблицы (включая и входящий в столбец Решение систем уравнений второго порядка), получаем коэффициенты первого приведенного уравнения (см. табл.). Текущий контроль вычислений осуществляется тем, что элемент из столбца Решение систем уравнений второго порядкаравен сумме всех остальных элементов этой строки. Этим заканчивается заполнение раздела I таблицы.

Далее, используя формулу (6), подсчитываем коэффициенты укороченной системы, не содержащей неизвестного xv Для наглядности будем называть строку, содержащую коэффициенты приведенного уравнения, приведенной, а столбец, содержащий ведущий элемент раздела, — ведущим. Тогда на основании формулы (6) справедливо правило: преобразованные коэффициенты схемы Гаусса, равны ее прежним коэффициентам минус произведение «проекций» их на соответствующие приведенную строку и ведущий столбец таблицы. Пользуясь этим, заполняем раздел II таблицы, включая контрольный столбец. Для удобства вычислении в качестве ведущего коэффициента раздела П берем элемент 8 (см. табл.).

Аналогично производится заполнение раздела III таблицы. Этим заканчивается прямой ход схемы Гаусса.

Неизвестные Решение систем уравнений второго порядкапоследовательно определяются из приведенных уравнений

Решение систем уравнений второго порядка

Решение систем уравнений второго порядка

(обратный ход). Результаты обратного хода помещены в разделе IV таблицы.

Заметим, что если в качестве свободных членов взять элементы столбца Решение систем уравнений второго порядка, то для неизвестных получатся значения Решение систем уравнений второго порядкаРешение систем уравнений второго порядка Решение систем уравнений второго порядкапревышающие на единицу значения неизвестных Решение систем уравнений второго порядкаЭтим обеспечивается заключительный контроль вычислений.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  1. Математика
  2. Алгебра
  3. Линейная алгебра
  4. Векторная алгебра
  5. Высшая математика
  6. Дискретная математика
  7. Математический анализ
  8. Математическая логика
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Метод Гаусса — определение и вычисление
  • Прямая линия на плоскости и в пространстве
  • Плоскость в трехмерном пространстве
  • Функция одной переменной
  • Ряды в математике
  • Дифференциальные уравнения с примерами
  • Обратная матрица — определение и нахождение
  • Ранг матрицы — определение и вычисление

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:Решение системы уравнений методом ГауссаСкачать

Решение системы уравнений методом Гаусса

Методы решения систем уравнений с двумя переменными

п.1. Метод подстановки

Вариант 1
Шаг 1. Из одного уравнения выразить y через x: y(x).
Шаг 2. Подставить полученное выражение во второе уравнение и найти x.
Шаг 3. Подставить найденный x в y(x) и найти y.
Шаг 4. Записать полученные пары решений. Работа завершена.

Вариант 2
Шаг 1. Из одного уравнения выразить x через y: x(y).
Шаг 2. Подставить полученное выражение во второе уравнение и найти y.
Шаг 3. Подставить найденный y в x(y) и найти x.
Шаг 4. Записать полученные пары решений. Работа завершена.

п.2. Метод сложения

п.3. Метод замены переменных

Иногда удобно ввести новые переменные и решить систему для них.
А затем, вернуться к исходным переменным и найти их значения.

п.4. Графический метод

Графический метод подробно рассмотрен в §15 данного справочника.

п.5. Примеры

Пример 1. Решите систему уравнений:
а) ( left< begin mathrm & \ mathrm & endright. )
Решаем методом подстановки: ( left< begin mathrm & \ mathrm & endright. )
Для нижнего уравнения: ( mathrm )
Подставляем в верхнее уравнение: ( mathrm )

б) ( left< begin mathrm & \ mathrm & endright. )
Замена переменных: ( left< begin mathrm & \ mathrm & endright. )
Выразим (x 2 + y 2 ) через a и b:
x 2 + y 2 = (x 2 + y 2 + 2xy) – 2xy = (x + y) 2 – 2xy = a 2 – 2b
Подставляем: ( left< begin mathrm
& \ mathrm & endright.Rightarrow left< begin mathrm & \ mathrm & endright. )
Решаем нижнее уравнение: 2b 2 – 9b + 10 = 0 $$ mathrm< D=9^2-4cdot 2cdot 10=1, b=frac> = left[begin mathrm & \ mathrm & endright. $$ Возвращаемся к исходным переменным: ( left[begin left<begin mathrm & \ mathrm & endright.& \ left<begin mathrm & \ mathrm & endright. endright. )

🎬 Видео

ПОСМОТРИ это видео, если хочешь решить систему линейных уравнений! Метод ПодстановкиСкачать

ПОСМОТРИ это видео, если хочешь решить систему линейных уравнений! Метод Подстановки

Задание №20. Экзамен ОГЭ. Система уравнений #shortsСкачать

Задание №20. Экзамен ОГЭ. Система уравнений #shorts

Решение систем уравнений методом сложенияСкачать

Решение систем уравнений методом сложения

Решение систем уравнений. Методом подстановки. Выразить YСкачать

Решение систем уравнений. Методом подстановки. Выразить Y

Линейное неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентамиСкачать

Линейное неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами

Решение системы линейных уравнений с двумя переменными способом подстановки. 6 класс.Скачать

Решение системы линейных уравнений с двумя переменными способом подстановки. 6 класс.
Поделиться или сохранить к себе: