Układem równań nazywamy koniunkcję co najmniej dwóch równań.
rozwiązanie układu równań
Definicja: rozwiązanie układu równań
Rozwiązaniem układu dwóch równań z dwiema niewiadomymi jest każda para liczb, która spełnia jednocześnie każde równanie danego układu równań.
Przy czym taki układ równań może mieć skończoną liczbę rozwiązań, może istnieć nieskończenie wiele par liczb, spełniających jednocześnie wszystkie równania układu. Lub układ nie ma rozwiązania.
wykres funkcji liniowej
Definicja: wykres funkcji liniowej
Wykresem funkcji liniowej jest prosta o równaniu , gdzie .
wykres funkcji kwadratowej
Definicja: wykres funkcji kwadratowej
Wykresem funkcji kwadratowej jest krzywa o równaniu , gdzie . Krzywą tę nazywamy parabolą.
Zauważ, że współczynnik a jest w tym przypadku różny od zera.
Przykład 1
Rozwiążemy graficznie układ równań .
Rysujemy w układzie współrzędnych wykresy funkcji oraz .
R165lEy0CgT3z
Ilustracja przedstawia układ równań z osią pionową od minus dwóch do pięciu oraz z osią poziomą od minus 5 do pięciu. Zaznaczono na niej parabolę z ramionami skierowanymi w górę, wierzchołek znajduję się w początku układu współrzędnych. Parabolę przecina prosta w dwóch punktach. Pierwszym oraz drugim .
Prosta i parabolaparabolaparabola przecinają się w dwóch punktach o współrzędnych oraz .
A zatem rozwiązaniem układu równań
są dwie pary liczb .
Przykład 2
Rozwiążemy graficznie układ równańukład równańukład równań .
Rysujemy w układzie współrzędnych wykresy funkcji oraz .
RUgQAuROqQ45h
Ilustracja przedstawia układ równań z osią pionową od minus 3 do 3 oraz z osią poziomą od minus 5 do pięciu. Zaznaczono na niej parabolę z ramionami skierowanymi w dół, wierzchołek znajduję się w początku układu współrzędnych. Charakterystyczne punkty paraboli to oraz . Na układzie zaznaczono również prostą nie stykającą się z parabolą, prosta przecina oś X w punkcie minus dwa.
Wykresy nie posiadają punktów wspólnych, a zatem układ równań
jest sprzeczny.
Przykład 3
Przedstawimy interpretację graficzną układu równań .
Rysujemy w układzie współrzędnych wykresy funkcji oraz .
ROHOmWFvTtLF8
Ilustracja przedstawia układ równań z osią pionową od minus dwóch do pięciu oraz z osią poziomą od minus 5 do pięciu. Zaznaczono na niej parabolę z ramionami skierowanymi w górę, wierzchołek znajduję się w początku układu współrzędnych. Zaznaczono prostą styczną do paraboli w punkcie
Wykresy mają jeden punkt wspólny o współrzędnych , a zatem układ równań
ma dokładnie jedno rozwiązanie. Jest to para liczb .
Możemy zatem zauważyć, że prosta i parabola mogą mieć dwa punkty wspólne, jeden punkt wspólny lub nie mieć punktów wspólnych.
Prostą, która przecina parabolę w dwóch punktach, nazywamy sieczną paraboli.
RFchvfaMgS2h1
Ilustracja przedstawia 3 układy współrzędnych. Na każdym z nich zaznaczono parabolę g mającą wierzchołek w początku układu współrzędnych oraz ramionami skierowanymi w górę. Przez pierwsza parabolę przechodzi prosta przecinająca parabolę g w dwóch miejscach. Na drugiej ilustracji prosta styka się z parabolą w jednym miejscu. Na trzeciej ilustracji prosta nie ma punktów wspólnych z parabolą.
Prostą, która ma z parabolą dokładnie jeden punkt wspólny i nie jest równoległa do osi , nazywamy styczną do paraboli.
Przykład 4
Określimy liczbę rozwiązań układu równań .
Wiemy, że punkt wspólny wykresów należy jednocześnie do paraboli i prostej. Spełniony jest zatem warunek
.
Znajdziemy , dla którego istnieje dokładnie jeden taki punkt. Taka sytuacja ma miejsce wtedy, gdy wyróżnik trójmianu jest równy zero.
A zatem prosta ma dokładnie jeden punkt wspólny z parabolą .
Naszkicujemy te wykresy.
RK6EhY1FfDGw8
Ilustracja przedstawia układ równań z osią pionową od minus dwóch do pięciu oraz z osią poziomą od minus 5 do pięciu. Zaznaczono na nim parabolę z wierzchołkiem w początku układu współrzędnych oraz ramionami skierowanymi w górę. Charakterystycznymi punktami paraboli są oraz . Zaznaczono również prostą styczną do paraboli w punkcie . Prosta posiada miejsce zerowe w punkcie dwa.
Proste są równoległe do narysowanej prostej, a w zależności od wartości parametru „przesuwają się” wzdłuż osi . Z własności funkcji liniowej wiemy, że takie proste będą przecinać oś w punkcie .
Zatem dla prosta nie będzie miała punktu wspólnego z parabolą , a dla prosta ma dwa punkty wspólne z parabolą.
Przykład 5
Przedstawimy interpretację graficzną układu równań .
Rysujemy w układzie współrzędnych wykresy funkcji .
R1FO9nKzUWUPP
Ilustracja przedstawia układ równań z osią pionową od minus pięciu do dwóch oraz z osią poziomą od minus 5 do pięciu. Zaznaczono na nim parabolę mającą wierzchołek w początku układu współrzędnych i ramionami skierowanymi w dół. Przez parabolę przechodzi prosta przecinająca parabolę w dwóch miejscach. Prosta maleje od nieskończoności przechodząc przez punkt malejąca do punktu wykres następnie zamienia się w prostą rosnącą mającą miejsce zerowe w punkcie cztery. Prosta przecina parabolę w punktach oraz
Wykresy przecinają się w dwóch punktach o współrzędnych odpowiednio oraz , a zatem układ równańukład równańukład równań