KURS MATURALNY

Układy równań liniowych – trzy metody krok po kroku

Tego się dowiesz!

Układ równań to dwa równania z dwiema niewiadomymi, które muszą być spełnione jednocześnie. Takie układy pojawiają się w zadaniach tekstowych, w geometrii analitycznej przy szukaniu punktu przecięcia prostych i w wielu zadaniach maturalnych. W tym wpisie pokazuję trzy metody rozwiązywania: podstawiania, przeciwnych współczynników i graficzną. Wszystkie stosuję najpierw do tego samego układu, żeby było widać, że prowadzą do tego samego wyniku, a potem wyjaśniam, kiedy którą wybrać, kiedy któraś się nie sprawdza i jakie błędy popełnia się najczęściej.

1Co to jest układ równań

{x + y = 52x − y = 1

Rozwiązaniem układu jest para liczb (x, y), która spełnia oba równania naraz. Para (1, 4) spełnia pierwsze równanie, bo 1 + 4 = 5, ale nie drugie, bo 2 − 4 = −2, a nie 1. Szukamy pary, która pasuje do obu. Zapis z klamrą oznacza właśnie „jedno i drugie jednocześnie”.

2Trzy metody na jednym przykładzie

Rozwiążmy ten sam układ trzema sposobami. Wynik powinien być za każdym razem taki sam.

Metoda 1: podstawiania

Z jednego równania wyznaczamy jedną niewiadomą i wstawiamy ją do drugiego równania. Zostaje równanie z jedną niewiadomą, które już umiemy rozwiązać.

y = 5 − xz pierwszego równania wyznaczamy y
2x − (5 − x) = 1wstawiamy do drugiego, w nawiasie!
2x − 5 + x = 1minus przed nawiasem zmienia znaki
3x = 6
x = 2
y = 5 − 2 = 3wracamy do wzoru na y
Metoda 2: przeciwnych współczynników

Dodajemy równania stronami tak, żeby jedna niewiadoma zniknęła. Działa to wtedy, gdy przy tej niewiadomej stoją liczby przeciwne. Tutaj przy y mamy +1 i −1.

{x + y = 52x − y = 1
(x + 2x) + (y − y) = 5 + 1y się znosi
3x = 6
x = 2
2 + y = 5wstawiamy do dowolnego równania
y = 3
Metoda 3: graficzna

Każde z równań to prosta. Przekształcamy je do postaci y = ax + b, rysujemy obie proste i odczytujemy punkt przecięcia. To jest rozwiązanie, bo leży na obu prostych naraz.

y = −x + 5pierwsze równanie
y = 2x − 1drugie równanie
−2−1123456−3−2−11234567xy(2, 3)y = −x + 5y = 2x − 1

Proste przecinają się w punkcie (2, 3).

Sprawdzenie: 2 + 3 = 5 i 2 · 2 − 3 = 1. Oba równania są spełnione.

Odpowiedźx = 2, y = 3

3Każda metoda tam, gdzie działa najlepiej

Podstawianie: gdy jedna niewiadoma jest już wyznaczona albo stoi przy niej 1

Przykład{y = 2x − 13x + y = 9

y jest już wyznaczone, więc od razu wstawiamy: 3x + (2x − 1) = 9, czyli 5x = 10, x = 2, a y = 2 · 2 − 1 = 3.

Odpowiedźx = 2, y = 3

Przeciwne współczynniki: gdy przy niewiadomych stoją różne liczby

Przykład{3x + 2y = 125x − 3y = 1

Żadna niewiadoma nie ma współczynnika 1, więc podstawianie dałoby ułamki. Zamiast tego mnożymy równania tak, żeby przy y pojawiły się liczby przeciwne: pierwsze przez 3, drugie przez 2.

{3x + 2y = 125x − 3y = 1| · 3
| · 2
→{9x + 6y = 3610x − 6y = 2
19x = 38dodajemy stronami, y znika
x = 2
3 · 2 + 2y = 12wstawiamy do pierwszego
2y = 6, y = 3
Odpowiedźx = 2, y = 3
Uwaga na częsty błądMnożąc równanie przez liczbę, mnożymy obie strony i każdy wyraz. Najczęstszy błąd to pomnożenie lewej strony i zapomnienie o prawej: 9x + 6y = 12 zamiast 36.

Graficzna: gdy trzeba zobaczyć, ile jest rozwiązań, albo gdy wykres jest dany

Metoda graficzna jest świetna do zrozumienia, czym jest rozwiązanie, i do zadań, w których wykres już jest narysowany. Ma jednak słabą stronę: odczyt jest dokładny tylko wtedy, gdy punkt przecięcia ma „ładne” współrzędne. Układ x + y = 1 i 2x − y = 3 ma rozwiązanie x = 4/3, y = −1/3. Z rysunku tego nie odczytasz, więc trzeba policzyć rachunkowo.

Układy równań liniowych mają w moim kursie „Matematyka od podstaw do matury” osobne lekcje dla każdej metody, a potem zadania tekstowe i zadania maturalne. Ta sama umiejętność wraca w geometrii analitycznej i przy funkcji liniowej. Wszystko rozpisane krok po kroku, tak jak tutaj.

Zobacz kurs na Udemy

4Kiedy którą metodę wybrać

MetodaNajlepiej, gdy…Unikaj, gdy…
podstawianiajedna niewiadoma jest już wyznaczona (y = …) albo stoi przy niej współczynnik 1 lub −1przy żadnej niewiadomej nie ma 1 lub −1, bo pojawią się ułamki i łatwo o błąd
przeciwnych współczynnikówprzy jednej niewiadomej stoją liczby przeciwne albo łatwo je takie zrobić mnożeniemjedna niewiadoma jest już wyznaczona, bo wtedy podstawianie jest szybsze
graficznatrzeba ustalić liczbę rozwiązań, zinterpretować układ albo wykres jest dany w zadaniurozwiązanie może nie być liczbą całkowitą, bo odczyt z rysunku będzie niedokładny

Na maturze najczęściej sprawdza się metoda przeciwnych współczynników albo podstawiania. Metoda graficzna przydaje się do sprawdzenia wyniku i w zadaniach z rysunkiem.

5Ile rozwiązań może mieć układ

Dwie proste na płaszczyźnie mogą się przeciąć, być równoległe albo się pokrywać. Stąd trzy możliwości:

−112345−112345xy
−112345−112345xy
−112345−112345xy
Rodzaj układuProsteRachunek kończy sięRozwiązania
oznaczonyprzecinają siękonkretnym x i yjedna para
sprzecznysą równoległefałszem, np. 0 = 3brak
nieoznaczonypokrywają siętożsamością, np. 0 = 0nieskończenie wiele
Przykład{x + y = 22x + 2y = 7

Mnożymy pierwsze równanie przez −2: −2x − 2y = −4. Dodajemy do drugiego: 0 = 3. To fałsz, więc układ jest sprzeczny. Proste y = −x + 2 i y = −x + 3,5 są równoległe.

Odpowiedźukład sprzeczny, brak rozwiązań
Przykład{x + y = 23x + 3y = 6

Drugie równanie to pierwsze pomnożone przez 3. Po odjęciu wychodzi 0 = 0. Obie proste są tą samą prostą y = −x + 2, więc rozwiązaniem jest każda para (x, 2 − x).

Odpowiedźukład nieoznaczony, nieskończenie wiele rozwiązań

6Zadanie tekstowe

PrzykładKlasa kupiła 30 biletów do teatru: normalne po 20 zł i ulgowe po 12 zł. Zapłaciła 488 zł. Ile kupiła biletów każdego rodzaju?

Niech x to liczba biletów normalnych, a y ulgowych. Treść daje dwa równania: jedno o liczbie biletów, drugie o kwocie.

{x + y = 3020x + 12y = 488

Z pierwszego y = 30 − x, więc wybieramy podstawianie: 20x + 12(30 − x) = 488, czyli 20x + 360 − 12x = 488, 8x = 128, x = 16, a y = 14. Sprawdzenie: 16 + 14 = 30 i 16 · 20 + 14 · 12 = 320 + 168 = 488.

Odpowiedź16 biletów normalnych i 14 ulgowych

7Najczęstsze błędy

MetodaBłądJak go uniknąć
podstawianiabrak nawiasu przy wstawianiu wyrażenia, np. 2x − 5 − x zamiast 2x − (5 − x)zawsze wstawiaj wyrażenie w nawiasie
podstawianiapoliczenie x i zapomnienie o yodpowiedź to para liczb, wróć po drugą niewiadomą
przeciwnych współczynnikówpomnożenie tylko lewej strony równaniamnóż każdy wyraz, także po prawej stronie
przeciwnych współczynnikówdodanie równań, gdy współczynniki są takie same, a nie przeciwne, np. +3y i +3yprzy takich samych odejmuj równania albo pomnóż jedno przez −1
graficznaniedokładny odczyt, gdy punkt przecięcia ma ułamkowe współrzędnesprawdź odczytaną parę w obu równaniach albo policz rachunkowo
każdabrak sprawdzenia wyniku w obu równaniachwstaw x i y do obu równań, trwa to kilka sekund
każdauznanie 0 = 3 lub 0 = 0 za błąd w liczeniuto informacja: układ sprzeczny albo nieoznaczony
Na maturze podstawowej

Układy równań liniowych pojawiają się na maturze w zadaniach zamkniętych, gdzie trzeba wskazać rozwiązanie albo liczbę rozwiązań, w zadaniach tekstowych oraz w geometrii analitycznej, gdzie punkt przecięcia dwóch prostych wyznacza się właśnie z układu równań. W zadaniu zamkniętym często najszybciej jest podstawić odpowiedzi do obu równań.

Zadanie w stylu maturalnym (zamknięte)Rozwiązaniem układu {x − y = 32x + y = 9 jest para:

A. x = 4, y = 1
B. x = 1, y = 4
C. x = 3, y = 0
D. x = 4, y = −1

Rozwiązanie: przy y są przeciwne współczynniki, więc dodajemy równania: 3x = 12, x = 4. Z pierwszego: 4 − y = 3, y = 1. Odpowiedź A. Odpowiedź C spełnia tylko pierwsze równanie, a D tylko drugie. Dlatego zawsze sprawdzaj oba.

Zadanie w stylu maturalnym (otwarte)Wyznacz współrzędne punktu przecięcia prostych y = 2x − 3 i y = −x + 6.

Rozwiązanie: punkt przecięcia leży na obu prostych, więc rozwiązujemy układ. Oba równania mają wyznaczone y, więc przyrównujemy prawe strony: 2x − 3 = −x + 6, czyli 3x = 9 i x = 3. Wtedy y = 2 · 3 − 3 = 3. Sprawdzenie w drugim równaniu: −3 + 6 = 3. Odpowiedź: (3, 3).

8Sprawdź się

Rozwiąż samodzielnie wybraną metodą, a potem kliknij, żeby zobaczyć rozwiązanie.

1. Rozwiąż {x + y = 7x − y = 1

dodajemy: 2x = 8, x = 4, y = 3

2. Rozwiąż {y = 3xx + y = 8

podstawiamy: 4x = 8, x = 2, y = 6

3. Rozwiąż {2x + 3y = 134x − 3y = 5

dodajemy: 6x = 18, x = 3, y = 7/3

4. Rozwiąż {2x + y = 44x + 2y = 8

drugie to pierwsze razy 2: nieoznaczony

5. Rozwiąż {x − 2y = 12x − 4y = 5

po pomnożeniu pierwszego przez 2 i odjęciu: 0 = 3, sprzeczny

6. Suma dwóch liczb to 20, a ich różnica 6. Jakie to liczby?

x + y = 20, x − y = 6, czyli 13 i 7

Układy równań i cała matura krok po kroku

W kursie wideo „Matematyka od podstaw do matury” układy równań mają osobne lekcje dla metody podstawiania, przeciwnych współczynników i graficznej, a potem zadania tekstowe. Ta sama umiejętność wraca przy funkcji liniowej i w geometrii analitycznej. Każdy dział ma zadania maturalne rozwiązywane krok po kroku. Oglądasz w swoim tempie i wracasz do lekcji, kiedy potrzebujesz.

Przejdź do kursu na Udemy
Facebook
Pinterest
Twitter
LinkedIn

KURS MATURALNY

Uczysz się do matury z matematyki?

Jeśli ten wpis Ci pomógł, ale masz w głowie:

„okej, ten temat ogarniam… ale co z całą resztą?”

to właśnie po to stworzyłam mój kurs maturalny.

Nie musisz skakać po przypadkowych filmach, wpisach i zadaniach ani zastanawiać się, czego uczyć się najpierw.

W kursie przechodzimy przez wszystko krok po kroku:

Najpierw Narzędziownia – czyli podstawy, na których najczęściej wykładają się zadania: ułamki, potęgi, pierwiastki, procenty, logarytmy i inne rzeczy, które „niby były”, ale jakoś nie chcą zostać w głowie.

Potem zadania maturalne – dział po dziale, dokładnie w takim stylu, jaki spotkasz na maturze.

Na końcu arkusze CKE – żebyś nie tylko znał/a teorię, ale umiał/a faktycznie usiąść do arkusza i liczyć.

Ty liczysz. Ja pilnuję, żeby to miało kolejność. 😎

Schemat jest prosty i brutalnie skuteczny:

zrozumienie → praktyka → powtórka → utrwalenie.

Zaczynasz od zera

3–4 miesiące

Masz już podstawy

4–6 tygodni