1.- SISTEMAS DE ECUACIONES.
Resolver un sistema de ecuaciones consiste en encontrar los valores desconocidos de las variables que satisfacen todas las ecuaciones. Estudiaremos la resolución de los siguientes tipos de sistemas:
Sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas. Sistemas de tres ecuaciones con tres incógnitas. Sistemas de ecuaciones no lineales.
SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES:
Un sistema de ecuaciones lineales es un conjunto de ecuaciones (lineales) que tienen más de una incógnita. Las incógnitas aparecen en varias de las ecuaciones, pero no necesariamente en todas. Lo que hacen estas ecuaciones es relacionar las incógnitas entre sí.
Ejemplo de un sistema: 3x+2y = 6
1x−5y = 6
Es un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas (x e y).
Resolver un sistema de ecuaciones consiste en encontrar el valor de cada incógnita para que se cumplan todas las ecuaciones del sistema.
La solución al sistema del ejemplo anterior es: x = 1 ; y = −1
Pero no siempre existe solución, o bien, pueden existir infinitas soluciones. Si hay una única solución (un valor para cada incógnita, como en el ejemplo anterior) se dice que el sistema es compatible determinado. No hablaremos de los otros tipos ya que en esta página sólo se estudian los sistemas determinados.
Para resolver un sistema (compatible determinado) necesitamos tener al menos tantas ecuaciones como incógnitas.
Para resolver sistemas de dos ecuaciones (lineales) con dos incógnitas los
3 métodos más utilizados que se basan en la obtención de una ecuación de primer grado, son los siguientes:
Método de sustitución: consiste en despejar o aislar una de las incógnitas (por ejemplo, x) y sustituir su expresión en la otra ecuación. De este modo, obtendremos una ecuación de pri-mer grado con la otra incógnita, y. Una vez resuelta, calculamos el valor de x sustituyendo el valor de y que ya conocemos.
Método de reducción: consiste en operar entre las ecuaciones como, por ejemplo, sumar o restar ambas ecuaciones, de modo que una de las incógnitas desaparezca. Así, obtenemos una ecuación con una sola incógnita.
MÉTODOS DE RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DOS ECUACIONES LINEALES CON DOS INCÓGNITAS:
MÉTODO DE SUSTITUCIÓN:
1) Se despeja una incógnita en una de las ecuaciones.
2) Se sustituye la expresión de esta incógnita en la otra ecuación, obteniendo una ecuación con una sola incógnita.
3) Se resuelve la ecuación.
4) El valor obtenido se sustituye en la ecuación en la que aparecía la incógnita despejada. 5) Los dos valores obtenidos constituyen la solución del sistema.
Ejemplo: 3x – 4y = -6 2x + 4y =16
Despejar una de las incógnitas en una de las dos ecuaciones. Es preferible Elegir la incógnita que tenga el coeficiente más bajo.
2x = 16 – 4y ; x = 8 – 2y
Sustituir en la otra ecuación la variable “x”, por el valor anterior: 3 · (8 – 2y) – 4y = -6
Resolver la ecuación obtenida:
24 – 6y – 4y = - 6 ; -10y = -30 : y = 3 Sustituir el valor obtenido en la variable despejada.
x = 8 – (2 · 3) = 8 – 6 ; x = 2
MÉTODO DE IGUALACIÓN:
1) Se despeja la misma incógnita en ambas ecuaciones.
2) Se igualan las expresiones, con lo que obtenemos una ecuación con una incógnita. 3) Se resuelve la ecuación.
4) El valor obtenido se sustituye en cualquiera de las dos expresiones en las que aparecía despe-jada la otra incógnita.
5) Los dos valores obtenidos constituyen la solución del sistema.
Ejemplo:
Despejar una de las incognitas, por ejemplo, la incógnita x de la primera y segunda ecuación:
Igualar ambas expresiones:
Resolver la ecuación:
Sustituir el valor de y, en una de las dos expresiones en las que tenemos despejada la x:
MÉTODO DE REDUCCIÓN:
1) Se preparan las dos ecuaciones, multiplicándolas por los números que convenga. 2) La restamos, y desaparece una de las incógnitas.
3) Se resuelve la ecuación resultante.
4) El valor obtenido se sustituye en una de las ecuaciones iniciales y se resuelve. 5) Los dos valores obtenidos constituyen la solución del sistema.
Ejemplo:
Lo más fácil es suprimir la y, de este modo no tendríamos que preparar las ecuaciones; pero vamos a optar por suprimir la x, para que veamos mejor el proceso.
Restar y Resolver la ecuación:
Sustituir el valor de y en la segunda ecuación inicial.
SISTEMAS DE TRES ECUACIONES CON TRES INCÓGNITAS
Para resolver sistemas de 3 ecuaciones donde existen 3 incógnitas en dichas ecuaciones se suele utilizar una estrategia de resolución conocida como Método de Gauss. MÉTODO DE GAUSS:
Este método consiste en utilizar el método de reducción de manera que en cada ecuación tengamos una incógnita menos que en la ecuación precedente.
1) Ponemos como primera ecuación la que tenga el cómo coeficiente de x: 1 ó -1, en caso de que no fuera posible lo haremos con y o z, cambiando el orden de las incógnitas.
2) Hacemos reducción con la 1ª y 2ª ecuación, para eliminar el término en x de la 2ª ecuación. Después ponemos como segunda ecuación el resultado de la operación:
3) Hacemos lo mismo con la ecuación 1ª y 3ª ecuación, para eliminar el término en x.
4) Tomamos las ecuaciones 2ª y 3ª, trasformadas, para hacer reducción y eliminar el término en y. 5) Obtenemos el sistema equivalente escalonado.
6) Encontrar las soluciones. Ejemplo:
Poner como primera ecuación la que tenga el coeficiente de x: 1 ó -1, en caso de que no fuera posible lo haremos con y o z, cambiando el orden de las incógnitas.
Realizar el método de reducción con la 1ª y 2ª ecuación, para eliminar el término en x de la 2ª
ecuación. Después ponemos como segunda ecuación el resultado de la operación:
Realizar el método de reducción con la ecuación 1ª y 3ª ecuación, para eliminar el término en x.
Tomar las ecuaciones 2ª y 3ª, trasformadas, para hacer reducción y eliminar el término en y.
Obtener el sistema equivalente escalonado.
Encontrar las soluciones posibles a cada una de las tres variables de las ecuaciones o incógnitas.
E'2 = E2 − 3E1
E'3 = E3 − 5E1
E'3 = E3 − 5E1
z = 1
SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
Un sistema de ecuaciones es no lineal cuando al menos una de sus ecuaciones no es de primer grado.
La resolución de estos sistemas se suele hacer por el método de sustitución, para ello seguiremos los siguientes pasos:
1) Se despeja una incógnita en una de las ecuaciones, preferentemente en la de primer grado. 2) Se sustituye el valor de la incógnita despejada en la otra ecuación.
3) Se resuelve la ecuación resultante.
4) Cada uno de los valores obtenidos se sustituye en la otra ecuación, se obtienen así los valores correspondientes de la otra incógnita.
Ejemplo:
→ La resolución de estos sistemas se suele hacer por el método de sustitución, para ello se seguirán los siguientes pasos:
Despejar una incógnita en una de las ecuaciones, preferentemente en la de primer grado. y = 7 − x
Sustituir el valor de la incógnita despejada en la otra ecuación. x2 + (7 − x)2 = 25
Resolver la ecuación resultante. x2 + 49 − 14x + x2 = 25
2x2 − 14x + 24 = 0 x2 − 7x + 12 = 0
Sustituir cada uno de los valores obtenidos en la otra ecuación, se obtienen así los valores correspondientes de la otra incógnita.
RESUMEN CHULETARIO DE SISTEMAS DE ECUACIONES
SISTEMAS DE ECUACIONES. RESUMEN
Dos ecuaciones con dos incógnitas forman un sistema, cuando lo que pretendemos de ellas es encontrar su solución común.
La solución de un sistema es un par de números x1, y1 , tales que reemplazando x por x1 e y
por y1, se satisfacen a la vez ambas ecuaciones.
Sistemas equivalentes: Dos sistemas de ecuaciones son equivalentes cuando tienen la misma solución.
CRITERIOS DE EQUIVALENCIA:
1. Si a ambos miembros de una ecuación de un sistema se les suma o se les resta una misma ex-presión, el sistema resultante es equivalente.
2. Si multiplicamos o dividimos ambos miembros de las ecuaciones de un sistema por un número distinto de cero, el sistema resultante es equivalente.
3. Si sumamos o restamos a una ecuación de un sistema otra ecuación del mismo sistema, el sis-tema resultante es equivalente al dado.
4. Sin en un sistema se sustituye una ecuación por otra que resulte de sumar las dos ecuaciones del sistema previamente multiplicadas o divididas por números no nulos, resulta otro sistema equivalente al primero.
5. Si en un sistema se cambia el orden de las ecuaciones o el orden de las incógnitas, resulta otro sistema equivalente.
TIPOS DE SISTEMAS
A) SISTEMA COMPATIBLE DETERMINADO: 1) Tiene una sola solución.
2) Gráficamente la solución es el punto de corte de las dos rectas. B) SISTEMA COMPATIBLE INDETERMINADO:
1) El sistema tiene infinitas soluciones.
2) Gráficamente obtenemos dos rectas coincidentes. Cualquier punto de la recta es solución. C) SISTEMA INCOMPATIBLE:
1) No tiene solución
RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DE 2 ECUACIONES CON 2 INCOGNITAS:
MÉTODO DE SUSTITUCIÓN:
1) Se despeja una incógnita en una de las ecuaciones.
2) Se sustituye la expresión de esta incógnita en la otra ecuación, obteniendo una ecuación con una sola incógnita.
3) Se resuelve la ecuación.
4) El valor obtenido se sustituye en la ecuación en la que aparecía la incógnita despejada. 5) Los dos valores obtenidos constituyen la solución del sistema.
MÉTODO DE IGUALACIÓN:
1) Se despeja la misma incógnita en ambas ecuaciones.
2) Se igualan las expresiones, con lo que obtenemos una ecuación con una incógnita. 3) Se resuelve la ecuación.
4) El valor obtenido se sustituye en cualquiera de las dos expresiones en las que aparecía despe-jada la otra incógnita.
5) Los dos valores obtenidos constituyen la solución del sistema.
MÉTODO DE REDUCCIÓN:
1) Se preparan las dos ecuaciones, multiplicándolas por los números que convenga. 2) La restamos, y desaparece una de las incógnitas.
3) Se resuelve la ecuación resultante.
4) El valor obtenido se sustituye en una de las ecuaciones iniciales y se resuelve. 5) Los dos valores obtenidos constituyen la solución del sistema.
RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DE 3 ECUACIONES CON 3 INCOGNITAS: MÉTODO DE GAUSS:
Este método consiste en utilizar el método de reducción de manera que en cada ecuación tengamos una incógnita menos que en la ecuación precedente.
1) Ponemos como primera ecuación la que tenga el cómo coeficiente de x: 1 ó -1, en caso de que no fuera posible lo haremos con y o z, cambiando el orden de las incógnitas.
2) Hacemos reducción con la 1ª y 2ª ecuación, para eliminar el término en x de la 2ª ecuación. Después ponemos como segunda ecuación el resultado de la operación:
3) Hacemos lo mismo con la ecuación 1ª y 3ª ecuación, para eliminar el término en x.
4) Tomamos las ecuaciones 2ª y 3ª, trasformadas, para hacer reducción y eliminar el término en y. 5) Obtenemos el sistema equivalente escalonado.
RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES:
Un sistema de ecuaciones es no lineal cuando al menos una de sus ecuaciones no es de primer grado.
La resolución de estos sistemas se suele hacer por el método de sustitución, para ello seguiremos los siguientes pasos:
1) Se despeja una incógnita en una de las ecuaciones, preferentemente en la de primer grado. 2) Se sustituye el valor de la incógnita despejada en la otra ecuación.
3) Se resuelve la ecuación resultante.
4) Cada uno de los valores obtenidos se sustituye en la otra ecuación, se obtienen así los valores correspondientes de la otra incógnita.
