SISTEMAS DE ECUACIONES Y DE INECUACIONES

Transcripción

1 SISTEMAS DE ECUACIONES Y DE INECUACIONES SISTEMAS DE ECUACIONES 1.- Sistemas de ecuaciones lineales Un sistema ( ecuaciones y incógnitas) es un sistema de la forma: a11xa1 y b1 a1xa y b donde a11, a1, a1, a son los coeficientes, b 1, b los términos independientes y x, y las variables o incógnitas. Una solución del sistema es una pareja de valores de las variables que satisfacen las dos ecuaciones al mismo tiempo. Dos sistemas son equivalentes cuando tienen las mismas soluciones. Resolver un sistema es encontrar todas sus soluciones. Resolución de sistemas lineales - Método de sustitución Consiste en despejar una de las dos variables de cualquiera de las ecuaciones (conviene elegir la ecuación de forma que la variable tenga coeficiente 1, si ello es posible) y sustituir dicho valor en la otra ecuación. Se obtiene así una ecuación de primer grado. Ejemplo: Resolver el siguiente sistema: xy 0 x3y Despejamos x de la primera ecuación (porque es la más sencilla): x y Sustituimos x en la segunda ecuación (pero cuando sustituimos, ponemos y ): y 3y Resolvemos la ecuación de primer grado que hemos obtenido: y3y 4y3y y y y 1 Para obtener x, tenemos en cuenta que x y : x 1 Por tanto, la solución del sistema es xy,,1. - Método de igualación Despejar la misma variable de las dos ecuaciones e igualar sus expresiones. Al igual que en el caso anterior se obtiene una ecuación de primer grado. Ejemplo: Resolver el siguiente sistema: x y 3 x 3y 1

2 Despejamos x, de las dos ecuaciones: 3 y x y 3x3 y x x3y x3y Igualamos los segundos miembros (las expresiones de x): 3 y 3y Resolvemos la ecuación de primer grado que hemos obtenido: 3 y 3 y 4 6y 3y 3y 46yy6y 43 y y 1 Calculamos el valor de x, sustituyendo en cualquiera de las expresiones que tenemos para x: x3y Así, la solución del sistema es: xy, 1, 1 - Método de reducción Consiste en eliminar una de las dos variables. Para ello sumaremos ambas ecuaciones, habiendo multiplicado previamente (si es necesario) una o las dos ecuaciones por números convenientes, de forma que los coeficientes de la variable que queremos eliminar sean opuestos. Ejemplo: Resolver el siguiente sistema de ecuaciones lineales x 3y 5 3x y 1 Queremos eliminar la variable x; para ello multiplicamos la primera ecuación por 3 y la segunda por : 3 x3y 56x9y 15 3xy 1 6x4y y sumamos las dos ecuaciones obtenidas: 6x9y 15 6x4y 13y 13 y 1 Para calcular el valor de x, sustituimos en cualquiera de las ecuaciones iniciales: x 3y 5x315x53 x 1 Así, la solución del sistema es: xy, 1,1 Discusión de sistemas - El sistema es compatible si tiene solución - Compatible determinado si tiene solución única - Compatible indeterminado si tiene infinitas soluciones - El sistema es incompatible si no tiene solución Interpretación geométrica de sistemas lineales Matemáticas 4º E.S.O. Opción B

3 - Si el sistema es compatible determinado, la solución es un punto, que es el punto de corte de las rectas que representan dichas ecuaciones. - Si el sistema es compatible indeterminado es porque las dos ecuaciones representan a la misma recta. - Si el sistema es incompatible es porque las rectas son paralelas..- Sistemas de ecuaciones no lineales Los que estudiaremos son sistemas en los que una de las dos ecuaciones es no lineal, es decir, aparecerán productos de las variables, una variable al cuadrado o la inversa de una variable y la otra ecuación será, en general, lineal. Para su resolución utilizaremos los mismos métodos que para los sistemas de ecuaciones lineales (igualación, sustitución). Ejemplo: Resolver el siguiente sistema no lineal ( cuadrático ) yx1 x y 5 Para resolver este sistema no lineal, despejamos y de la primera ecuación: y 1 x y sustituimos en la segunda ecuación: x x 1 5 Resolvemos esta ecuación de segundo grado: x 1x x5x x x Ya tenemos los valores de x, pero nos faltan los de y. Para hallarlos, sustituimos en la ecuación y 1 x que es la más sencilla de las dos: 11 y 1x 1 1 1, Por tanto, las soluciones del sistema son: xy,, 1 Ejemplo: Resolver el siguiente sistema no lineal ( radical ) x y 10 xy xy 36 Sustituimos xy 36 en la primera ecuación: x y x y 10 6 x y 16 Despejamos x de la ecuación anterior: x 16 y Sustituimos x en la segunda ecuación: 16 yy 36 Resolvemos la ecuación de segundo grado que se obtiene: 3

4 16 y y 36 16y y 36 y 18 Obtenemos ahora los valores de y correspondientes: y x16 y 1618 y 18 x16 y , Por tanto, las posibles soluciones son: xy,, 18 Como en el sistema hay una ecuación radical, hay que comprobar que los valores obtenidos son realmente solución: Cierta xy, 18, Es solución del sistema Cierta xy Cierta,, 18 Es solución del sistema Cierta SISTEMAS DE INECUACIONES 4.- Sistemas de dos inecuaciones lineales con dos incógnitas Varias inecuaciones forman un sistema cuando se buscan las soluciones comunes a todas ellas. Como el conjunto de soluciones de una inecuación de primer grado con dos incógnitas es un semiplano, el conjunto de soluciones de un sistema de inecuaciones de este tipo es la intersección de varios semiplanos, es decir, un recinto poligonal o bien un recinto abierto. Es posible que los semiplanos no tengan ningún punto en común. En tal caso el sistema no tiene solución y se dice que es incompatible. Ejemplo: x y5 x 3y 6 Recinto solución Matemáticas 4º E.S.O. Opción B 4

5 5.- Sistemas de inecuaciones no lineales con una incógnita Para resolver este tipo de sistemas de inecuaciones lo haremos analítica o gráficamente: resolviendo cada una de las inecuaciones que forman el sistema, y estudiando la intersección, caso de existir. Ejemplo: x 4x30 x 40 La solución de la primera inecuación es x 1, 3 : Y la solución de la segunda inecuación es x, : Por tanto, la solución del sistema es la intersección de ambos conjuntos, esto es: x 1, 1 solución 1 3 5