Математика / Алгебра
Метод сложения для системы линейных уравнений
Метод сложения решает систему линейных уравнений за счет сложения или вычитания уравнений так, чтобы одна переменная исчезла.
Формула
Обозначения
- x, y
- неизвестные системы
- $a_1, b_1, a_2, b_2$
- коэффициенты при неизвестных
- $c_1, c_2$
- свободные члены
Условия применения
- Уравнения можно складывать или вычитать, сохраняя равносильность системы.
- Перед сложением иногда нужно умножить одно или оба уравнения на подходящие числа.
- Цель шага - получить противоположные коэффициенты при одной переменной.
Ограничения
- Нельзя складывать только левые части, забывая сложить правые части.
- Если умножается уравнение, умножать нужно все его члены.
- Метод не отменяет проверку: найденная пара должна подходить обоим исходным уравнениям.
Подробное объяснение
Метод сложения основан на том, что к равным величинам можно прибавлять равные величины. Если обе строки системы являются верными равенствами для искомой пары, то их сумма тоже будет верным равенством. Подбирая коэффициенты, можно добиться исчезновения одной переменной.
В отличие от подстановки, метод сложения часто быстрее, когда коэффициенты уже подготовлены. Например, y и -y, 2x и -2x, 5y и -5y сразу уничтожают друг друга при сложении.
После нахождения первой переменной задача не завершена: нужно найти вторую переменную, подставив найденное значение в одно из исходных уравнений. Финальная проверка защищает от арифметических ошибок.
Если коэффициенты не противоположны, уравнения можно умножать на подходящие числа. При этом умножается вся строка: оба коэффициента и свободный член. Это сохраняет множество решений и позволяет получить удобную пару коэффициентов для исключения. При вычитании также важно менять знаки всей вычитаемой строки.
Как пользоваться формулой
- Выберите переменную, которую удобно исключить.
- При необходимости умножьте уравнения на подходящие числа.
- Сложите или вычтите уравнения почленно.
- Решите получившееся уравнение с одной переменной.
- Найдите вторую переменную и проверьте ответ.
Историческая справка
Идея исключения неизвестных в системах уравнений встречалась в разных математических традициях, потому что практические задачи часто давали несколько условий на несколько величин. Метод сложения является школьной формой метода исключения: он показывает основную идею без матричной записи и формальных алгоритмов линейной алгебры. В более старших курсах та же логика развивается в методы работы с системами многих уравнений, включая преобразования строк и матричные алгоритмы. Поэтому школьный метод сложения полезен не только сам по себе, но и как первый шаг к общей идее исключения переменных. Он показывает, как из двух условий аккуратно получить одно более простое.
Историческая линия формулы
У метода сложения в школьной форме нет одного автора. Он относится к общим методам исключения неизвестных в линейных системах. Исторически корректно связывать его с развитием практических алгоритмов решения систем, а не с одной персоной.
Пример
Решим систему 2x + y = 9 и 3x - y = 6. Складываем уравнения почленно: (2x + y) + (3x - y) = 9 + 6. Переменная y исчезает, потому что y - y = 0. Получаем 5x = 15, значит x = 3. Подставляем в первое уравнение: 2 * 3 + y = 9, откуда y = 3. Проверка во втором уравнении: 3 * 3 - 3 = 6. Ответ: (3, 3). Если бы коэффициенты при y были одинаковыми, а не противоположными, нужно было бы вычитать уравнения или предварительно умножить одно из них на -1. Главное - добиться исчезновения одной переменной, не нарушая равенства.
Частая ошибка
Распространенная ошибка - при умножении уравнения изменить только один коэффициент. Например, если умножаем x + 2y = 7 на 3, нужно получить 3x + 6y = 21. Еще одна ошибка - забыть, что при вычитании второго уравнения меняются знаки всех его членов. Если коэффициенты не противоположны, переменная не исчезнет.
Практика
Задачи с решением
Решить систему сложением
Условие. Решите систему: x + y = 8, x - y = 2.
Решение. Складываем уравнения: 2x = 10, значит x = 5. Подставляем в x + y = 8: 5 + y = 8, y = 3.
Ответ. x = 5, y = 3
Подготовить коэффициенты
Условие. Решите систему: 2x + 3y = 16, x - 3y = -1.
Решение. Коэффициенты при y противоположны: 3y и -3y. Складываем уравнения: 3x = 15, x = 5. Подставляем во второе: 5 - 3y = -1, -3y = -6, y = 2.
Ответ. x = 5, y = 2
Дополнительные источники
- Алгебра 7 класса: разделы об одночленах, многочленах и линейных уравнениях
- Кодификатор проверяемых требований ОГЭ по математике: алгебраические выражения, уравнения и системы
Связанные формулы
Математика
Линейное уравнение с двумя переменными
Линейное уравнение с двумя переменными связывает две неизвестные величины первой степени. Его решениями являются пары чисел, а графиком на координатной плоскости обычно служит прямая.
Математика
Метод подстановки для системы линейных уравнений
Метод подстановки решает систему линейных уравнений так: из одного уравнения выражают одну переменную и подставляют полученное выражение в другое уравнение.
Математика
Корень линейного уравнения ax + b = 0
Корень линейного уравнения ax + b = 0 находится переносом свободного члена и делением на коэффициент при x.