Rozwiązywanie układów równań liniowych
3. Rozwiązywanie układu równań liniowych z dwiema niewiadomymi - metoda przeciwnych współczynników
Suma dwóch liczb przeciwnych jest równa zero. Jeśli dodamy do siebie wyrażenia podobne, w których odpowiednie współczynniki są liczbami przeciwnymi, to wyrażenia te się zredukują. Własność tę wykorzystujemy podczas rozwiazywania układów równań metodą przeciwnych współczynników. Pozwala ona szybko określać, ile rozwiązań ma układ równań oraz wyznaczać te rozwiązania.
Przekształcisz równoważnie układ równań tak, aby otrzymać układ równań postaci .
Rozwiążesz układ równań liniowych metodą przeciwnych współczynników.
Jeśli obie strony każdego z równań (lub jednego z nich) danego układu równań pomnożymy przez dowolne liczby różne od zera, a następnie równania te dodamy stronami i tak otrzymanym równaniem zastąpimy jedno z równań układu, to otrzymany układ równań jest równoważny danemuukład równań jest równoważny danemu.
Ten fakt wykorzystujemy rozwiązując układy równań metodą przeciwnych współczynników – mnożymy jedno z równań przez taką liczbę, by współczynniki przy jednej ze zmiennych były liczbami przeciwnymi a następnie dodajemy równania stronami.
Rozwiążemy układ równań liniowych metodą przeciwnych współczynników.
Porządkujemy kolejność niewiadomych w układzie równań.
Mnożymy obie strony pierwszego równania przez liczbę , a obie strony drugiego równania przez liczbę .
Wówczas współczynniki liczbowe przy niewiadomej będą liczbami przeciwnymi.
Otrzymane równania dodajemy stronami.
Rozwiązujemy równanie z niewiadomą .
Otrzymanym w ten sposób równaniem możemy zastąpić pierwsze z równań układu.
Postawiamy otrzymaną wartość do drugiego z równań układu.
Rozwiązujemy drugie równanie.
Otrzymaliśmy parę liczb będącą rozwiązaniem danego układu równań.
(Sprawdź!)
Zauważmy, że ten sam układ równań liniowychukład równań liniowych możemy rozwiązać redukując niewiadomą .
Mnożymy obie strony pierwszego równania przez liczbę , a obie strony drugiego równania przez liczbę .
Wówczas współczynniki przy niewiadomej będą liczbami przeciwnymi.
Otrzymane równania dodajemy stronami.
Rozwiązujemy równanie z niewiadomą .
Otrzymanym w ten sposób równaniem możemy zastąpić pierwsze z równań układu.
Postawiamy otrzymaną wartość do drugiego z równań układu.
Rozwiązujemy drugie równanie.
Otrzymaliśmy parę liczb będącą rozwiązaniem danego układu równań.
.
Rozwiazywanie układów równań metodą przeciwnych współczynnikówmetodą przeciwnych współczynników polega na:
pomnożeniu obu stron jednego lub każdego równania przez dowolną liczbę różną od zera, tak aby przy jednej z niewiadomych otrzymać przeciwne współczynniki;
dodaniu do siebie równań stronami i obliczeniu jednej z niewiadomych;
zapisaniu układu równań, w którym jedno z równań zastępujemy otrzymanym równaniem;
obliczeniu jednej niewiadomej;
podstawieniu otrzymanej wartości niewiadomej do drugiego równania;
obliczeniu wartości drugiej niewiadomej.
Rozwiążemy układ równań metodą przeciwnych współczynników.
Mnożymy obie strony pierwszego równania przez liczbę .
Równania dodajemy stronami. Rozwiązujemy otrzymane równanie.
Otrzymanym w ten sposób równaniem zastępujemy pierwsze z równań układu.
Postawiamy otrzymaną wartość do drugiego z równań układu.
Rozwiązujemy drugie równanie.
Otrzymaliśmy parę liczb będącą rozwiązaniem danego układu równań.
(Sprawdź!)
Aby rozwiązać bardziej skomplikowany układ dwóch równań liniowych, musimy każde z równań układu doprowadzić do najprostszej postaci. Możemy dodawać do obu stron równania to samo wyrażenie oraz mnożyć obie strony równania przez to samo niezerowe wyrażenie.
Rozwiążemy układ równańukład równań
Mnożymy obie strony pierwszego równania przez liczbę , a w drugim równaniu opuszczamy nawias.
Redukujemy wyrazy podobne w każdym z równań.
Po doprowadzeniu układu równań do najprostszej postaci, znajdziemy jego rozwiązanie stosując metodę przeciwnych współczynników.
Mnożymy więc drugie równanie przez liczbę .
Otrzymane równania dodajemy stronami. Rozwiązujemy równanie z niewiadomą .
Otrzymanym w ten sposób równaniem zastępujemy jedno z równań układu.
Postawiamy otrzymaną wartość do drugiego z równań układu.
Rozwiązujemy drugie równanie.
Otrzymaliśmy parę liczb
będącą rozwiązaniem danego układu równań.
Rozwiążemy układ równań
.
Mnożymy obie strony drugiego równania przez .
Dodajemy równania stronami.
Otrzymaliśmy tożsamość .
Oznacza to, że układ równań posiada nieskończenie wiele rozwiązań postaci
Jest to układ równań nieoznaczony (układ równań zależnych).
Znajdź rozwiązania układu równań
.
Przekształcając równoważnie każde z równań, doprowadzamy układ równań do najprostszej postaci.
Zastosujemy teraz metodę przeciwnych współczynników, aby znaleźć rozwiązanie tego układu.
Aby otrzymać przeciwne współczynniki przy niewiadomej , pomnożymy pierwsze równanie przez liczbę .
Otrzymaliśmy układ równań, w którym przeciwne współczynniki znajdują się zarówno przy niewiadomej , jak i przy niewiadomej .
Dodając równania stronami otrzymujemy:
A zatem ten układ równań jest sprzeczny i nie posiada rozwiązania.
Obliczymy długości boków trójkąta równoramiennego przedstawionego na poniższym rysunku, wiedząc, że podstawa jest o dłuższa od jednego z ramion.

Zapisujemy i porządkujemy odpowiedni układ równań.
W tym układzie równań, przed niewiadomą znajdują się przeciwne współczynniki, a zatem możemy dodać równania stronami i rozwiązać ten układ metodą przeciwnych współczynnikówmetodą przeciwnych współczynników.
Obliczamy teraz niewiadomą .
Możemy teraz obliczyć długości boków trójkąta .
.
Korzystając z metody przeciwnych współczynników, wyznaczymy liczbę rozwiązań układów równań liniowych.
Jest to układ sprzecznyukład sprzeczny. Taki układ równań nie posiada rozwiązań.
Jest to układ nieoznaczonyukład nieoznaczony. Posiada on nieskończenie wiele rozwiązań postaci
.
Redukujemy niewiadomą .
Dodajemy równania stronami.
Obliczmy wartość niewiadomej .
Podstawimy otrzymaną wartość do pierwszego równania i obliczamy niewiadomą .
Jest to układ oznaczonyukład oznaczony. Posiada on jedno rozwiązanie postaci .
Zbadamy, dla jakich wartości parametru , rozwiązaniami układu równań
są pary liczb dodatnich.
Aby wyznaczyć rozwiązanie układu równań, możemy pomnożyć drugie równanie przez liczbę . Otrzymamy wtedy przeciwne współczynniki przy niewidomej .
Dodajemy równania stronami i wyznaczamy niewiadomą .
Możemy zastąpić otrzymaną równością pierwsze z równań układu. Następnie wyznaczamy niewiadomą .
Sprawdzamy dla jakich liczby i są liczbami dodatnimi.
A zatem .
Prezentacja multimedialna
Zapoznaj się z prezentacją multimedialną przedstawiającą zasadę rozwiązywania układów równań metodą przeciwnych współczynników.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DAXA8OKVH
Rozwiąż układ równań
metodą przeciwnych współczynników:
redukując niewiadomą ;
redukując niewiadomą .
Animacja multimedialna
Zapoznaj się z przykładami zastosowania metody przeciwnych współczynników do rozwiązywania układów równań.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1211QTSSQ6Z3
Film nawiązujący do treści materiału na temat metod przeciwnych współczynników rozwiązywania układu równań liniowych z dwiema niewiadomymi.
Rozwiąż układ równań .
Zestaw ćwiczeń interaktywnych
Wskaż zdanie prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. Układ równań ma nieskończenie wiele rozwiązań postaci nawias klamrowy, układ równań, pierwsze równanie, x, należy do, liczby rzeczywiste, koniec równania, drugie równanie, minus, dwa przecinek pięć x, plus, y, równa się, minus, dwa, koniec równania, koniec układu równań., 2. Układ równań jest sprzeczny.
nawias klamrowy, układ równań, pierwsze równanie, dwa x, plus, cztery y, równa się, dwanaście, koniec równania, drugie równanie, minus, sześć x, plus, dwa y, równa się, pięć, koniec równania, koniec układu równań . Możliwe odpowiedzi: 1. Mnożymy obie strony pierwszego równania przez liczbę nawias, minus, dwa, zamknięcie nawiasu., 2. Dzielimy obie strony pierwszego równania przez liczbę nawias, minus, dwa, zamknięcie nawiasu., 3. Dzielimy obie strony drugiego równania przez liczbę nawias, minus, trzy, zamknięcie nawiasu., 4. Dzielimy obie strony drugiego równania przez liczbę trzy., 5. Mnożymy obie strony drugiego równania przez liczbę nawias, minus, dwa, zamknięcie nawiasu.
Rozwiąż układ równań metodą przeciwnych współczynników
.
Wyznacz miary kątów trójkąta , wiedząc, że oraz , , .
Ułóż odpowiednie układy równań i rozwiąż je metodą przeciwnych współczynników.
Znajdź współrzędne wierzchołków trójkąta, którego boki zawierają się w prostych , , danych równaniami:
,
,
.
- nieoznaczony:
czternaście x, minus, siedem y, równa się, dwadzieścia jeden
i
luka do uzupełnienia . - sprzeczny:
czternaście x, minus, siedem y, równa się, dwadzieścia jeden
i
luka do uzupełnienia .
Rozwiąż układ równań metodą przeciwnych współczynników
.
Czworokąt , przedstawiony na rysunku, jest prostokątem.

x, równa się luka do uzupełnienia i y, równa się luka do uzupełnienia
- długość odcinka, A B, koniec długości odcinka, równa się, linia pionowa luka do uzupełnienia linia pionowa, równa się luka do uzupełnienia
- długość odcinka, A D, koniec długości odcinka, równa się, linia pionowa luka do uzupełnienia linia pionowa, równa się luka do uzupełnienia
Słownik
układ równań postaci
układy równań, które mają ten sam zbiór rozwiązań
metoda polegająca na pomnożeniu obu stron jednego lub każdego równania przez dowolną liczbę różną od zera, tak aby przy jednej z niewiadomych otrzymać przeciwne współczynniki, dzięki czemu po dodaniu do siebie równań stronami można obliczyć jedną z niewiadomych