1.51 Системы линейных уравнений

Метод сложения

Метод сложения заключается в том, чтобы почленно сложить уравнения, входящие в систему. Это сложение приводит к тому, что образуется новое уравнение с одной переменной. А решить такое уравнение довольно просто.

Решим следующую систему уравнений:

system 2x plus y ravno 24 step 1

Сложим левую часть первого уравнения с левой частью второго уравнения. А правую часть первого уравнения с правой частью второго уравнения. Получим следующее равенство:

system 2x plus y ravno 24 step 2

Приведем подобные слагаемые:

system 2x plus y ravno 24 step 3

В результате получили простейшее уравнение 3= 27 корень которого равен 9. Зная значение x можно найти значение y. Подставим значение x во второе уравнение x − y = 3. Получим 9 − y = 3. Отсюда = 6.

Значит решением системы system 2x plus y ravno 24 step 1 является пара значений (9; 6)

Пример 2. Решить следующую систему уравнений методом сложения:

2x plus ravno 11 step 1

Сложим левую часть первого уравнения с левой частью второго уравнения. А правую часть первого уравнения с правой частью второго уравнения. В получившемся равенстве приведем подобные слагаемые:

2x plus ravno 11 step 2

В результате получили простейшее уравнение 5= 20, корень которого равен 4. Зная значение x можно найти значение y. Подставим значение x в первое уравнение 2x + y = 11. Получим 8 + y = 11. Отсюда = 3.

Значит решением системы 2x plus ravno 11 step 1 является пара значений (4;3)

Процесс сложения подробно не расписывают. Его нужно выполнять в уме. При сложении оба уравнения должны быть приведены к каноническому виду. То есть к виду ax + by = c.

Из рассмотренных примеров видно, что основная цель сложения уравнений это избавление от одной из переменных. Но не всегда удаётся сразу решить систему уравнений методом сложения. Чаще всего систему предварительно приводят к виду, при котором можно сложить уравнения, входящие в эту систему.

Например, систему 5x plus y ravno 15 step 1 можно сразу решить методом сложения. При сложении обоих уравнений, слагаемые y и −y исчезнут, поскольку их сумма равна нулю. В результате образуется простейшее уравнение 11= 22, корень которого равен 2. Затем можно будет определить y равный 5.

А систему уравнений 2x plus 3y ravno 18 step 1 методом сложения сразу решить нельзя, поскольку это не приведёт к исчезновению одной из переменных. Сложение приведет к тому, что образуется уравнение 8= 28, имеющее бесчисленное множество решений.

Если обе части уравнения умножить или разделить на одно и то же число, не равное нулю, то получится уравнение равносильное данному. Это правило справедливо и для системы линейных уравнений с двумя переменными. Одно из уравнений (или оба уравнения) можно умножить на какое-нибудь число. В результате получится равносильная система, корни которой будут совпадать с предыдущей.

Вернемся к самой первой системе system 25x plus 10y step 1, которая описывала сколько пирожных и чашек кофе купил школьник. Решением этой системы являлась пара значений (6; 5).

Умножим оба уравнения, входящие в эту систему на какие-нибудь числа. Скажем первое уравнение умножим на 2, а второе на 3

system 25x plus 10y method summ step 1

В результате получили систему system 25x plus 10y method summ step 2
Решением этой системы по-прежнему является пара значений (6; 5)

system 25x plus 10y method summ step 3

Это значит, что уравнения входящие в систему можно привести к виду, пригодному для применения метода сложения.

Вернемся к системе 2x plus 3y ravno 18 step 1, которую мы не смогли решить методом сложения.

Умножим первое уравнение на 6, а второе на −2

2x plus 3y ravno 18 step 2

Тогда получим следующую систему:

2x plus 3y ravno 18 step 3

Сложим уравнения, входящие в эту систему. Сложение компонентов 12x и −12x даст в результате 0, сложение 18y и 4y даст 22y, а сложение 108 и −20 даст 88. Тогда получится уравнение 22y = 88, отсюда y = 4.

Если первое время тяжело складывать уравнения в уме, то можно записывать как складывается левая часть первого уравнения с левой частью второго уравнения, а правая часть первого уравнения с правой частью второго уравнения:

12x plus 18y ravno 108 второе решение

Зная, что значение переменной y равно 4, можно найти значение x. Подставим y в одно из уравнений, например в первое уравнение 2+ 3= 18. Тогда получим уравнение с одной переменной 2+ 12 = 18. Перенесем 12 в правую часть, изменив знак, получим 2= 6, отсюда x = 3.

Пример 4. Решить следующую систему уравнений методом сложения:

x plus 5y ravno 7 step 1

Умножим второе уравнение на −1. Тогда система примет следующий вид:

x plus 5y ravno 7 step 2

Сложим оба уравнения. Сложение компонентов x и −x даст в результате 0, сложение 5y и 3y даст 8y, а сложение 7 и 1 даст 8. В результате получится уравнение 8= 8, корень которого равен 1. Зная, что значение y равно 1, можно найти значение x.

Подставим y в первое уравнение, получим + 5 = 7, отсюда = 2

Пример 5. Решить следующую систему уравнений методом сложения:

6x minus 7y ravno 40 step 1

Желательно, чтобы слагаемые содержащие одинаковые переменные, располагались друг под другом. Поэтому во втором уравнении слагаемые 5y и −2x поменяем местами. В результате система примет вид:

6x minus 7y ravno 40

Умножим второе уравнение на 3. Тогда система примет вид:

6x minus 7y ravno 40 step 4

Теперь сложим оба уравнения. В результате сложения получим уравнение 8= 16, корень которого равен 2.

Подставим y в первое уравнение, получим 6− 14 = 40. Перенесем слагаемое −14 в правую часть, изменив знак, получим 6= 54. Отсюда = 9.

Пример 6. Решить следующую систему уравнений методом сложения:

2xna9 plus yna4 ravno 11 step 1

Избавимся от дробей. Умножим первое уравнение на 36, а второе на 12

2xna9 plus yna4 ravno 11 step 2

В получившейся системе 2xna9 plus yna4 ravno 11 step 3  первое уравнение можно умножить на −5, а второе на 8

2xna9 plus yna4 ravno 11 step 4

Сложим уравнения в получившейся системе. Тогда получим простейшее уравнение −13= −156. Отсюда = 12. Подставим y в первое уравнение и найдем x

2xna9 plus yna4 ravno 11 step 5

Пример 7. Решить следующую систему уравнений методом сложения:

x-y na 4 ravno step 1

Приведем оба уравнения к нормальному виду. Здесь удобно применить правило пропорции в обоих уравнениях. Если в первом уравнении правую часть представить как  1na1 , а правую часть второго уравнения как 3na1, то система примет вид:

x-y na 4 ravno step 2

У нас получилась пропорция. Перемножим её крайние и средние члены. Тогда система примет вид:

x-y na 4 ravno step 3

Первое уравнение умножим на −3, а во втором раскроем скобки:

Теперь сложим оба уравнения. В результате сложения этих уравнений, мы получим равенство, в обеих частях которого будет ноль:

x-y na 4 ravno step 5

Получается, что система x-y na 4 ravno step 1 имеет бесчисленное множество решений.

Но мы не можем просто так взять с неба произвольные значения для x и y. Мы можем указать одно из значений, а другое определится в зависимости от значения, указанного нами. Например, пусть = 2. Подставим это значение в систему:

x-y na 4 ravno step 6

В результате решения одного из уравнений, определится значение для y, которое будет удовлетворять обоим уравнениям:

x-y na 4 ravno step 7

Получившаяся пара значений (2; −2) будет удовлетворять системе:

x-y na 4 ravno step 8

Найдём еще одну пару значений. Пусть = 4. Подставим это значение в систему:

На глаз можно определить, что значение y равно нулю. Тогда получим пару значений (4; 0), которая удовлетворяет нашей системе:

x-y na 4 ravno step 10

Пример 8. Решить следующую систему уравнений методом сложения:

a plus 3 na 2 minus b minus 2 na 3 ravno 2 step 1

Умножим первое уравнение на 6, а второе на 12

a plus 3 na 2 minus b minus 2 na 3 ravno 2 step 2

Перепишем то, что осталось:

a plus 3 na 2 minus b minus 2 na 3 ravno 2 step 3

Раскроем скобки в обоих уравнениях и приведём подобные слагаемые:

a plus 3 na 2 minus b minus 2 na 3 ravno 2 step 4

Первое уравнение умножим на −1. Тогда система примет вид:

a plus 3 na 2 minus b minus 2 na 3 ravno 2 step 5

Теперь сложим оба уравнения. В результате сложения образуется уравнение 6= 48, корень которого равен 8. Подставим b в первое уравнение и найдём a

a plus 3 na 2 minus b minus 2 na 3 ravno 2 step 6

Основы математики