Wirtualne laboratorium/Matematyka/Algebra/Układ równań liniowych — proste równoległe

Układ równań liniowych — proste równoległe

Układ dwóch równań liniowych to dwie proste. Przesuwaj współczynniki i sprawdź, kiedy jest jedno rozwiązanie, kiedy brak (proste równoległe różne), a kiedy nieskończenie wiele.

Układ równań liniowych — proste równoległe
Matematyka · Algebra · Układ równań liniowych — proste równoległe
Nachylenie a1a_11
Wyraz wolny b1b_11
Nachylenie a2a_2-0.5
Wyraz wolny b2b_2-2
Układ dwóch równań o prostych równoległych (różnych) ma…
prosta 1
y=1x+ 1
prosta 2
y=-0.5x− 2
wzajemne położenie
przecinają się
liczba rozwiązań
1 (jedno)
🎯 Wyzwanie: ile rozwiązań?
seria: 0

Dam Ci układ dwóch równań — rozpoznaj liczbę rozwiązań bez suwaków. Porównaj nachylenia, potem wyrazy wolne.

Układ dwóch równań to dwie proste

Każde równanie liniowe y=ax+by = ax + b to prosta na płaszczyźnie. Układ dwóch takich równań opisuje dwie proste:

{y=a1x+b1y=a2x+b2\begin{cases} y = a_1x + b_1 \\ y = a_2x + b_2 \end{cases}

Rozwiązanie układu to para (x,y)(x, y) spełniająca oba równania jednocześnie — czyli punkt wspólny obu prostych. Dlatego liczba rozwiązań układu równa się liczbie punktów wspólnych prostych.

Trzy możliwe przypadki:

Proste przecinają się (a1≠a2a_1 \neq a_2) — mają dokładnie jeden punkt wspólny → jedno rozwiązanie. Punkt przecięcia:

x=b2−b1a1−a2,y=a1x+b1x = \dfrac{b_2 - b_1}{a_1 - a_2}, \qquad y = a_1x + b_1

Proste równoległe różne (a1=a2  ∧  b1≠b2a_1 = a_2 \;\wedge\; b_1 \neq b_2) — mają to samo nachylenie, lecz przesunięte są w pionie, więc nigdy się nie spotkają. Zbiór rozwiązań jest pusty — układ sprzeczny, brak rozwiązań.

a1=a2  ∧  b1≠b2  ⟹  brak rozwiązanˊa_1 = a_2 \;\wedge\; b_1 \neq b_2 \;\Longrightarrow\; \text{brak rozwiązań}

Proste pokrywają się (a1=a2  ∧  b1=b2a_1 = a_2 \;\wedge\; b_1 = b_2) — to ta sama prosta, każdy jej punkt jest wspólny → nieskończenie wiele rozwiązań (układ nieoznaczony).

Jak rozwiązać taki układ?

Metoda podstawiania — z jednego równania wyznacz zmienną i wstaw do drugiego. Metoda przeciwnych współczynników — pomnóż równania tak, by po dodaniu jedna zmienna się skróciła.

Dla układu w postaci ogólnej można też użyć wyznacznika. Zapisując proste jako a1x−y=−b1a_1x - y = -b_1 oraz a2x−y=−b2a_2x - y = -b_2, wyznacznik główny to:

W=∣a1−1a2−1∣=a2−a1W = \begin{vmatrix} a_1 & -1 \\ a_2 & -1 \end{vmatrix} = a_2 - a_1

W≠0W \neq 0 (czyli a1≠a2a_1 \neq a_2) → dokładnie jedno rozwiązanie. Gdy W=0W = 0, układ jest sprzeczny (brak) albo nieoznaczony (nieskończenie wiele) — rozstrzyga porównanie wyrazów wolnych.

Po co Ci to na maturze:

Zanim ruszysz rachunki, porównaj nachylenia. Równe nachylenia to sygnał: albo brak rozwiązań, albo nieskończenie wiele — o wyniku decyduje wtedy wyraz wolny. To oszczędza czas i chroni przed błędem.

Zapamiętaj: liczba rozwiązań układu = liczba punktów wspólnych prostych. Równoległe różne (a1=a2,  b1≠b2a_1=a_2,\; b_1\neq b_2) → zbiór rozwiązań pusty, układ sprzeczny.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Układ to dwie proste

{a1x+b1y=c1a2x+b2y=c2\begin{cases}a_1x+b_1y=c_1\\ a_2x+b_2y=c_2\end{cases} Każde równanie wyznacza prostą; rozwiązanie układu to ich punkt wspólny.

Trzy przypadki

  • jedno rozwiązanie — proste się przecinają: a1a2≠b1b2\dfrac{a_1}{a_2}\ne\dfrac{b_1}{b_2}
  • brak rozwiązań — równoległe różne: a1a2=b1b2≠c1c2\dfrac{a_1}{a_2}=\dfrac{b_1}{b_2}\ne\dfrac{c_1}{c_2}
  • nieskończenie wiele — pokrywają się: a1a2=b1b2=c1c2\dfrac{a_1}{a_2}=\dfrac{b_1}{b_2}=\dfrac{c_1}{c_2}

Wyznacznik

Rozstrzyga też wyznacznik W=a1b2−a2b1W=a_1b_2-a_2b_1: gdy W≠0W\ne 0, układ ma dokładnie jedno rozwiązanie.

Oznaczenia: ai,bi,cia_i,b_i,c_i współczynniki równań, WW wyznacznik główny.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Ile rozwiązań ma układ o prostych równoległych różnych?

Zero — proste nigdy się nie przecinają, więc układ jest sprzeczny (brak rozwiązań).

›

Od czego zależy liczba rozwiązań układu?

Od wzajemnego położenia prostych: przecinające się → 1, równoległe różne → 0, pokrywające się → nieskończenie wiele.