Рівняння з двома змінними та їх системи
Одне рівняння з двома невідомими розв'язку не визначає — потрібні два. Ця проста ідея робить системи головним інструментом для текстових задач: майже будь-яка сюжетна умова (про рух, суміші, покупки чи роботу) містить рівно стільки незалежних фактів, скільки невідомих. Навчитися перекладати текст у систему важливіше, ніж швидко її розв'язувати.
Лінійне рівняння з двома змінними
Рівняння виду (де , не дорівнюють нулю одночасно) має безліч розв'язків — пар . Графік такого рівняння — пряма.
Система рівнянь
Система двох рівнянь вимагає знайти пари , що задовольняють обидва рівняння одночасно. Геометрично розв'язок — це точка перетину двох прямих.
Порухай нахили й зсуви прямих і простеж за точкою перетину:
Можливі три випадки:
Геометрична картина одразу пояснює, коли розв'язків немає, а коли їх безліч. Прямі не перетинаються, якщо вони паралельні — тобто мають однаковий нахил, але різні зсуви. І збігаються, якщо одне рівняння є другим, помноженим на число: тоді це насправді одна пряма, записана двічі.
Методи розв'язування
Метод підстановки: з одного рівняння виражають одну змінну й підставляють у друге.
Метод додавання: рівняння додають (або віднімають) так, щоб одна змінна зникла.
Обирати метод варто за виглядом системи. Якщо в якомусь рівнянні змінна вже стоїть окремо (або має коефіцієнт ), швидша підстановка. Якщо коефіцієнти при одній змінній однакові чи протилежні — швидше додавання.
Підстав знайдені і в обидва рівняння — мають вийти правильні рівності.
Розв'яжемо систему: і .
- Коефіцієнти при протилежні ( і ) — додаємо рівняння почленно: ;
- дістаємо , отже ;
- підставляємо в друге рівняння: , звідси і .
Відповідь: . Перевірка в першому рівнянні: ✅.
Текстові задачі
Багато текстових задач зводяться до системи. Наприклад, «сума двох чисел дорівнює , а різниця — »:
Спершу познач невідомі буквами, потім склади рівняння за умовою — і лише тоді розв'язуй.
Порада, що економить найбільше часу: познач буквами саме те, про що питають. Якщо в задачі просять знайти кількість учнів, зручно позначити через саме її, а не якусь проміжну величину — інакше наприкінці легко забути зробити останній перехід і записати у відповідь не те.
За зошити й ручки заплатили грн, а за зошит і ручки — грн. Скільки коштує зошит?
- Позначимо: — ціна зошита, — ціна ручки;
- складаємо систему: і ;
- з другого рівняння виражаємо і підставляємо в перше: ;
- розкриваємо дужки: , тобто і ;
- повертаємося до : .
Відповідь: зошит коштує грн (а ручка — грн). Перевірка: ✅.
Системи з рівнянням другого степеня
Якщо одне рівняння системи — другого степеня, часто зручна симетрична система . За теоремою Вієта і — це корені квадратного рівняння .
Прийом економить чимало часу: замість підстановки й громіздких перетворень одразу складають квадратне рівняння. Зверни увагу, що така система дає дві пари-розв'язки — і , — бо змінні входять в неї симетрично.
Розв'яжемо систему: і .
- За теоремою Вієта і — корені рівняння ;
- розкладаємо: корені , (сума , добуток );
- отже розв'язки системи: і .
Відповідь: і .
Типові помилки
- Знаходять лише одну змінну. Розв'язок системи — це пара чисел; знайшовши , обов'язково поверніться за .
- Підставляють знайдене значення в те саме рівняння, з якого його виразили. Так вийде тотожність і жодної нової інформації — підставляти треба в інше рівняння.
- Плутають «немає розв'язків» із «безліч розв'язків». Паралельні різні прямі — розв'язків немає; прямі, що збігаються, — розв'язків безліч.
- Помиляються зі знаком при відніманні рівнянь. Віднімаючи, змінюй знак кожного доданка правої системи, а не лише першого.
- Забувають відповісти на питання задачі. Знайшли і — перечитай умову: там могли питати їхню суму, різницю чи лише одну з величин.
Перевір себе
Числові відповіді — одним числом. Для кількості розв'язків натисни потрібний варіант.