- Системы уравнений
- Как решить систему уравнений
- Способ подстановки или «железобетонный» метод
- Способ сложения
- Пример решения системы уравнения способом подстановки
- Пример решения системы уравнения способом сложения
- Методы решения систем уравнений с двумя переменными
- п.1. Метод подстановки
- п.2. Метод сложения
- п.3. Метод замены переменных
- п.4. Графический метод
- п.5. Примеры
- Замена переменных в уравнениях (ЕГЭ 2022)
- Замена переменных — коротко о главном
- Степенная замена \( \displaystyle y=<
^>\) - Степенная замена в общем виде
- Дробно-рациональная замена
- Дробно-рациональная замена в общем виде
- Замена многочлена
- Замена многочлена в общем виде
- Подведем итоги
- Важные советы при введении новой переменной
Системы уравнений
Прежде чем перейти к разбору как решать системы уравнений, давайте разберёмся, что называют системой уравнений с двумя неизвестными.
Системой уравнений называют два уравнения с двумя неизвестными (чаще всего неизвестные в них называют « x » и « y »), которые объединены в общую систему фигурной скобкой.
Например, система уравнений может быть задана следующим образом.
x + 5y = 7 |
3x − 2y = 4 |
Чтобы решить систему уравнений, нужно найти и « x », и « y ».
Как решить систему уравнений
Существуют два основных способа решения систем уравнений. Рассмотрим оба способа решения.
Способ подстановки
или
«железобетонный» метод
Первый способ решения системы уравнений называют способом подстановки или «железобетонным».
Название «железобетонный» метод получил из-за того, что с помощью этого метода практически всегда можно решить систему уравнений. Другими словами, если у вас не получается решить систему уравнений, всегда пробуйте решить её методом подстановки.
Разберем способ подстановки на примере.
x + 5y = 7 |
3x − 2y = 4 |
Выразим из первого уравнения « x + 5y = 7 » неизвестное « x ».
Чтобы выразить неизвестное, нужно выполнить два условия:
- перенести неизвестное, которое хотим выразить, в левую часть уравнения;
- разделить и левую и правую часть уравнения на нужное число так, чтобы коэффициент при неизвестном стал равным единице.
Перенесём в первом уравнении « x + 5 y = 7 » всё что содержит « x » в левую часть, а остальное в правую часть по правилу переносу.
При « x » стоит коэффициент равный единице, поэтому дополнительно делить уравнение на число не требуется.
x = 7 − 5y |
3x − 2y = 4 |
Теперь, вместо « x » подставим во второе уравнение полученное выражение
« x = 7 − 5y » из первого уравнения.
x = 7 − 5y |
3(7 − 5y) − 2y = 4 |
Подставив вместо « x » выражение « (7 − 5y) » во второе уравнение, мы получили обычное линейное уравнение с одним неизвестным « y ». Решим его по правилам решения линейных уравнений.
Чтобы каждый раз не писать всю систему уравнений заново, решим полученное уравнение « 3(7 − 5y) − 2y = 4 » отдельно. Вынесем его решение отдельно с помощью обозначения звездочка (*) .
x = 7 − 5y |
3(7 − 5y) − 2y = 4 (*) |
Мы нашли, что « y = 1 ». Вернемся к первому уравнению « x = 7 − 5y » и вместо « y » подставим в него полученное числовое значение. Таким образом можно найти « x ». Запишем в ответ оба полученных значения.
x = 7 − 5y |
y = 1 |
x = 7 − 5 · 1 |
y = 1 |
x = 2 |
y = 1 |
Ответ: x = 2; y = 1
Способ сложения
Рассмотрим другой способ решения системы уравнений. Метод называется способ сложения. Вернемся к нашей системе уравнений еще раз.
x + 5y = 7 |
3x − 2y = 4 |
По правилам математики уравнения системы можно складывать. Наша задача в том, чтобы сложив исходные уравнения, получить такое уравнение, в котором останется только одно неизвестное.
Давайте сейчас сложим уравнения системы и посмотрим, что из этого выйдет.
При сложения уравнений системы левая часть первого уравнения полностью складывается с левой частью второго уравнения, а правая часть полностью складывается с правой частью.
x + 5y = 7 | (x + 5y) + (3x − 2y) = 7 + 4 |
+ => | x + 5y + 3x − 2y = 11 |
3x − 2y = 4 | 4x + 3y = 11 |
При сложении уравнений мы получили уравнение « 4x + 3y = 11 ». По сути, сложение уравнений в исходном виде нам ничего не дало, так как в полученном уравнении мы по прежнему имеем оба неизвестных.
Вернемся снова к исходной системе уравнений.
x + 5y = 7 |
3x − 2y = 4 |
Чтобы при сложении неизвестное « x » взаимноуничтожилось, нужно сделать так, чтобы в первом уравнении при « x » стоял коэффициент « −3 ».
Для этого умножим первое уравнение на « −3 ».
При умножении уравнения на число, на это число умножается каждый член уравнения.
x + 5y = 7 | ·(−3) |
3x − 2y = 4 |
x · (−3) + 5y · (−3) = 7 · (−3) |
3x − 2y = 4 |
−3x −15y = −21 |
3x − 2y = 4 |
Теперь сложим уравнения.
−3x −15y = −21 | (−3x −15y ) + (3x − 2y) = −21 + 4 |
+ => | − 3x − 15y + 3x − 2y = −21 + 4 |
3x − 2y = 4 | −17y = −17 |:(−17) |
y = 1 |
Мы нашли « y = 1 ». Вернемся к первому уравнению и подставим вместо « y » полученное числовое значение и найдем « x ».
x = 7 − 5y |
y = 1 |
x = 7 − 5 · 1 |
y = 1 |
x = 2 |
y = 1 |
Ответ: x = 2; y = 1
Пример решения системы уравнения
способом подстановки
Выразим из первого уравнения « x ».
x = 17 + 3y |
x − 2y = −13 |
Подставим вместо « x » во второе уравнение полученное выражение.
x = 17 + 3y |
(17 + 3y) − 2y = −13 (*) |
Подставим в первое уравнение полученное числовое значение « y = −30 » и найдем « x ».
x = 17 + 3y |
y = −30 |
x = 17 + 3 · (−30) |
y = −30 |
x = 17 −90 |
y = −30 |
x = −73 |
y = −30 |
Ответ: x = −73; y = −30
Пример решения системы уравнения
способом сложения
Рассмотрим систему уравнений.
3(x − y) + 5x = 2(3x − 2) |
4x − 2(x + y) = 4 − 3y |
Раскроем скобки и упростим выражения в обоих уравнениях.
3x − 3y + 5x = 6x − 4 |
4x − 2x − 2y = 4 − 3y |
8x − 3y = 6x − 4 |
2x −2y = 4 − 3y |
8x − 3y − 6x = −4 |
2x −2y + 3y = 4 |
2x − 3y = −4 |
2x + y = 4 |
Мы видим, что в обоих уравнениях есть « 2x ». Наша задача, чтобы при сложении уравнений « 2x » взаимноуничтожились и в полученном уравнении осталось только « y ».
Для этого достаточно умножить первое уравнение на « −1 ».
2x − 3y = −4 | ·(−1) |
2x + y = 4 |
2x · (−1) − 3y · (−1) = −4 · (−1) |
2x + y = 4 |
−2x + 3y = 4 |
2x + y = 4 |
Теперь при сложении уравнений у нас останется только « y » в уравнении.
−2x + 3y = 4 | (−2x + 3y ) + (2x + y) = 4 + 4 |
+ => | − 2x + 3y + 2x + y = 4 + 4 |
2x + y = 4 | 4y = 8 | :4 |
y = 2 |
Подставим в первое уравнение полученное числовое значение « y = 2 » и найдем « x ».
Источник
Методы решения систем уравнений с двумя переменными
п.1. Метод подстановки
Вариант 1
Шаг 1. Из одного уравнения выразить y через x: y(x).
Шаг 2. Подставить полученное выражение во второе уравнение и найти x.
Шаг 3. Подставить найденный x в y(x) и найти y.
Шаг 4. Записать полученные пары решений. Работа завершена.
Вариант 2
Шаг 1. Из одного уравнения выразить x через y: x(y).
Шаг 2. Подставить полученное выражение во второе уравнение и найти y.
Шаг 3. Подставить найденный y в x(y) и найти x.
Шаг 4. Записать полученные пары решений. Работа завершена.
п.2. Метод сложения
п.3. Метод замены переменных
Иногда удобно ввести новые переменные и решить систему для них.
А затем, вернуться к исходным переменным и найти их значения.
п.4. Графический метод
Графический метод подробно рассмотрен в §15 данного справочника.
п.5. Примеры
Пример 1. Решите систему уравнений:
а) \( \left\< \begin
Решаем методом подстановки: \( \left\< \begin
Для нижнего уравнения: \( \mathrm
Подставляем в верхнее уравнение: \( \mathrm
б) \( \left\< \begin
Замена переменных: \( \left\< \begin
Выразим (x 2 + y 2 ) через a и b:
x 2 + y 2 = (x 2 + y 2 + 2xy) – 2xy = (x + y) 2 – 2xy = a 2 – 2b
Подставляем: \( \left\< \begin
Решаем нижнее уравнение: 2b 2 – 9b + 10 = 0 $$ \mathrm< D=9^2-4\cdot 2\cdot 10=1,\ \ b=\frac<9\pm 1><4>> = \left[\begin
Источник
Замена переменных в уравнениях (ЕГЭ 2022)
Метод замены переменных… Что это за зверь?
Это хитрый способ сначала сделать сложное уравнение простым (с помощью замены переменных) и потом быстро с ним разделаться.
Есть три способа замены переменной.
Читай эту статью — ты все поймешь!
Замена переменных — коротко о главном
Определение:
Замена переменных – метод решения сложных уравнений и неравенств, который позволяет упростить исходное выражение и привести его к стандартному виду.
Замена переменных – это введение нового неизвестного, относительно которого уравнение или неравенство имеет более простой вид.
Виды замены переменной:
Степенная замена: за \( \displaystyle t\) принимается какое-то неизвестное, возведенное в степень: \( \displaystyle t=<
Дробно-рациональная замена: за \( \displaystyle t\) принимается какое-либо отношение, содержащее неизвестную переменную: \( \displaystyle t=\frac<<
_ _ \) – многочлены степеней n и m, соответственно. Замена многочлена: за \( \displaystyle t\) принимается целое выражение, содержащее неизвестное: \( \displaystyle t=< _ _ _ \) – многочлен степени \( \displaystyle n\). Обратная замена: После решения упрощенного уравнения/неравенства, необходимо произвести обратную замену. Решение примера №1 Допустим, у нас есть выражение: \( \displaystyle < Подумай, к какому виду мы можем его привести, чтобы при расчетах легко найти корни? Правильно, данное уравнение необходимо привести к квадратному виду. Введем новую переменную \( \displaystyle t=< Метод замены переменной подразумевает, чтобы старой переменной \( \displaystyle x\) не оставалось – в выражении должна остаться только одна переменная – \( \displaystyle t\). Наше выражение приобретет вид: \( \displaystyle < \( \displaystyle \text Нашли ли мы корни исходного уравнения? Правильно, нет. На этом шаге не следует забывать, что нам необходимо найти значения переменной \( \displaystyle x\), а мы нашли только \( \displaystyle t\). Следовательно, нам необходимо вернуться к исходному выражению, то есть сделать обратную замену — вместо \( \displaystyle t\) ставим \( \displaystyle < Решаем два новых простых уравнения, не забывая область допустимых значений! При \( \displaystyle < \( \displaystyle < А что у нас будет при \( \displaystyle < Правильно. Решений данного уравнения нет, так как квадрат любого числа – число положительное, а в нашем случае – отрицательное, соответственно, при \( \displaystyle < В ответ следует записать необходимые нам корни, то есть \( \displaystyle x\), которые существуют: Ответ: \( \displaystyle 3\);\( \displaystyle -3\) Точно таким же образом необходимо действовать при решении неравенств. Выполняя замену переменных, необходимо помнить два простых правила: Решение примера №2 Попробуй самостоятельно применить метод замены переменной в уравнении \( \displaystyle 3< Подумай, к какому виду мы можем его привести, чтобы при расчетах легко найти корни? Проверь свое решение: Введем новую переменную \( \displaystyle t=< Наше выражение приобретет вид: \( \displaystyle 3< Возвращаемся к исходному выражению, то есть делаем обратную замену: вместо \( \displaystyle t\) ставим \( \displaystyle < Оба значения \( \displaystyle < При \( \displaystyle < Ответ: \( \displaystyle \sqrt[3]<2>;\sqrt[3]<\frac<1><3>>\) Например, с помощью замены \( \displaystyle t=< В неравенствах все аналогично. Например, в неравенстве \( \displaystyle a< Дробно-рациональная замена – \( \displaystyle y=\frac<< _ \) многочлены степеней n и m соответственно. При этом необходимо помнить, что область допустимых значений (ОДЗ) данного уравнения \( \displaystyle < Решение примера №3 Допустим, у нас есть уравнение: Так как на ноль делить нельзя, то в данном случае ОДЗ будет: \( \displaystyle x\ne 0\) Введем новую переменную \( \displaystyle t\). Пусть \( \displaystyle t=x+\frac<3> Сравни, что дает возведение \( \displaystyle t\) в квадрат, с первой сгруппированной скобкой в нашем примере. Что ты видишь? Правильно. Разница между тем, что у нас в примере, и тем, что дает нам возведение в квадрат, заключается в удвоенном произведении слагаемых. Соответственно, его и следует вычесть, переписывая наш пример с переменной \( \displaystyle t\). \( \displaystyle 2 В итоге мы получаем следующее выражение: \( \displaystyle < Решаем получившееся уравнение: Как мы помним \( t\), не является конечным решением уравнения. Возвращаемся к изначальной переменной: Приводя к общему знаменателю \( \displaystyle x\), мы приходим к совокупности 2-x квадратных уравнений: Решим первое квадратное уравнение: На этой стадии не забываем про ОДЗ. Мы должны посмотреть, удовлетворяют ли найденные корни области допустимых значений? Если какой-то корень не удовлетворяет ОДЗ – он не включается в конечное решение уравнения. Решим второе квадратное уравнение: Снова смотрим, удовлетворяют ли полученные корни ОДЗ? Далее записываем конечный ответ. Ответ: \( \displaystyle \frac<5+\sqrt<13>><2>;\text< >\!\! У тебя получился такой же? Попробуй решить все с начала до конца самостоятельно. Решение пример №4 Какой ответ у тебя получился? У меня \( \displaystyle 1\) и \( \displaystyle 3\). Сравним ход решения: Пусть \( \displaystyle t=\frac<1><<<\left( Приведем слагаемые к общему знаменателю: Не забываем про ОДЗ — \( \displaystyle t\ne 0\). Решаем квадратное уравнение: Как ты помнишь, \( \displaystyle t\) не является конечным решением уравнения. Возвращаемся к изначальной переменной: Решим первое уравнение: Решением первого уравнения являются корни \( \displaystyle 1\) и \( \displaystyle 3\). Решим второе уравнение: Решения не существует. Подумай, почему? Правильно! \( \displaystyle \frac<1><<<\left( Ответ: \( \displaystyle 1\); \( \displaystyle 3\) \( \displaystyle < _ Например, при решении возвратных уравнений, то есть уравнений вида обычно используется замена \( \displaystyle t=x+\frac<1> Сейчас покажу, как это работает. Легко проверить, что \( \displaystyle x=0\) не является корнем этого уравнения: ведь если подставить \( \displaystyle x=0\) в уравнение, получим \( \displaystyle a=0\), что противоречит условию. Разделим уравнение на \( \displaystyle < Теперь делаем замену: \( \displaystyle t=x+\frac<1> Прелесть ее в том, что при возведении в квадрат в удвоенном произведении слагаемых сокращается x: Вернемся к нашему уравнению: \( \displaystyle \begin Теперь достаточно решить квадратное уравнение и сделать обратную замену. Замена многочлена \( \displaystyle y=< _ _ Здесь \( \displaystyle < _ \) — многочлена степени \( \displaystyle n\), например, выражение \( \displaystyle 12< Решение примера №4 Применим метод замены переменной. Как ты думаешь, что нужно принять за \( \displaystyle t\)? Уравнение приобретает вид: Производим обратную замену переменных: Решим первое уравнение: Решим второе уравнение: \( \displaystyle << Решил? Теперь проверим с тобой основные моменты. За \( \displaystyle t\) нужно взять \( \displaystyle 2<< Мы получаем выражение: \( \displaystyle \text Решая квадратное уравнение, мы получаем, что \( t\) имеет два корня: \( \displaystyle -2\) и \( \displaystyle 1\). Далее делаем обратную замену и решаем оба квадратных уравнения. Решением первого квадратного уравнения являются числа \( \displaystyle 1\) и \( \displaystyle 3,5\) Решением второго квадратного уравнения — числа \( \displaystyle 0,5\) и \( \displaystyle 4\). Ответ: \( \displaystyle 0,5\); \( \displaystyle 1\); \( \displaystyle 3,5\); \( \displaystyle 4\) \( \displaystyle t=< _ _ Здесь \( \displaystyle < _ (например, выражение \( \displaystyle 4< _<4>>\left( x \right)\)). Чаще всего используется замена квадратного трехчлена: \( \displaystyle t=a< Метод замены переменной имеет \( \displaystyle 3\) основных типа замен переменных в уравнениях и неравенствах: Степенная замена, когда за \( \displaystyle t\) мы принимаем какое-то неизвестное, возведенное в степень. Замена многочлена, когда за \( \displaystyle t\) мы принимаем целое выражение, содержащее неизвестное. Дробно-рациональная замена, когда за \( \displaystyle t\) мы принимаем какое-либо отношение, содержащее неизвестную переменную. Разбор 3 примеров на замену переменных Пример 7. \( \displaystyle \left( << Решение примера №6 Пусть \( \displaystyle \text Так как \( \displaystyle \text Ответ: \( \displaystyle -2;\text< >1\) Решение примера №7 Пусть \( \displaystyle \text \( \displaystyle <<\text Решение: Это дробно-рациональное уравнение (повтори «Рациональные уравнения»), но решать его обычным методом (приведение к общему знаменателю) неудобно, так как мы получим уравнение \( \displaystyle 6\) степени, поэтому применяется замена переменных. Все станет намного проще после замены: \( \displaystyle t=< Теперь делаем обратную замену: Ответ: \( \displaystyle \sqrt[3]<3>\); \( \displaystyle \sqrt[3]<4>\). Решение примера 10 (замена многочлена) Решите уравнение \( \displaystyle \left( < Решение: И опять используется замена переменных \( \displaystyle t=< \( \displaystyle t\cdot \left( t+1 \right)=12\text< >\Rightarrow \text< >< Корни этого квадратного уравнения: \( \displaystyle t=-4\) и \( \displaystyle t=3\). Имеем два случая. Сделаем обратную замену для каждого из них: \( \displaystyle t=-4\text< >\Rightarrow \text< >< \( \displaystyle D=<<5>^<2>>-4\cdot 13=-17 \( \displaystyle x\in \left[ -\frac<7><2>;-\frac<1> <2>\right]\cup \left( 0;+\infty \right)\) \( \displaystyle y 0\) при всех \( \displaystyle x\), так как \( \displaystyle D=64-4\cdot 4\cdot 7=-48 0\) при всех \( \displaystyle x\), так как \( \displaystyle D=81-4\cdot 4\cdot 7=-31 0\) Источник_
_
Степенная замена \( \displaystyle y=<
Степенная замена в общем виде
Дробно-рациональная замена
_
_
Дробно-рациональная замена в общем виде
_
Замена многочлена
Замена многочлена в общем виде
Подведем итоги
Важные советы при введении новой переменной