{{ 'ml-label-loading-course' | message }}
{{ toc.name }}
{{ toc.signature }}
{{ tocHeader }} {{ 'ml-btn-view-details' | message }}
{{ tocSubheader }}
{{ 'ml-toc-proceed-mlc' | message }}
{{ 'ml-toc-proceed-tbs' | message }}
Lektion
Övningar
Rekommenderade
Tester
Ett fel uppstod, försök igen senare!
Kapitel {{ article.chapter.number }}
{{ article.number }}. 

{{ article.displayTitle }}

{{ article.intro.summary }}
Visa mindre Visa mer expand_more
{{ ability.description }} {{ ability.displayTitle }}
Inställningar & verktyg för lektion
{{ 'ml-lesson-number-slides' | message : article.intro.bblockCount }}
{{ 'ml-lesson-number-exercises' | message : article.intro.exerciseCount }}
{{ 'ml-lesson-time-estimation' | message }}
System av ekvationer relaterar värdena av två eller fler variabler. Ett system av ekvationer kan lösas grafiskt eller algebraiskt. Denna lektion kommer att fokusera på den senare metoden.
  • Ersättningsmetoden
  • Antalet lösningar till ett ekvationssystem
Teori

Lösa ett system av ekvationer algebraiskt

Ett system av ekvationer kan lösas grafiskt genom att rita linjerna i samma koordinatsystem och hitta skärningspunkten mellan linjerna, om sådan finns. Men ganska ofta kan de exakta koordinaterna för skärningspunkten inte bestämmas från grafen.

Två korsande linjer. Koordinaterna för skärningspunkten är inte exakta

Den goda nyheten är att ett system av ekvationer alltid kan lösas algebraiskt, vilket innebär att man manipulerar ekvationerna med olika aritmetiska operationer. Denna metod ger den exakta lösningen till ett system — om systemet har en lösning, förstås!

Metod

Ersättningsmetoden

Ersättningsmetoden är en algebraiskt metod för att hitta lösningarna av ett system av ekvationer. Den består av att ersätta ett motsvarande uttryck för en variabel i en av ekvationerna i systemet. Tänk till exempel på följande system av linjära ekvationer.
Systemet kan lösas genom att följa fyra steg.
1
Isolera en variabel i någon av ekvationerna
expand_more
Det första steget är att isolera vilken som helst variabel i vilken som helst av ekvationerna. För enkelhetens skull kommer variabeln att isoleras i Ekvation (I).
2
Ersätt uttrycket
expand_more
Ersätt uttrycket som hittades i föregående steg för variabeln i en annan ekvation där variabeln inte var isolerad. Här kommer att ersättas för i Ekvation (II).
Nu har Ekvation (II) endast en variabel, nämligen
3
Lös ekvationen med en variabel
expand_more
Lös ekvationen som endast innehåller en variabel. I det här fallet kommer Ekvation (II) att lösas för
Värdet på variabeln är
4
Ersätt värdet av variabeln i den andra ekvationen
expand_more
Nu när värdet av en av variablerna är känt, kan det substitueras in i den ekvation som ännu inte har lösts. Här kommer att ersättas i Ekvation (I).
Beräkna högerled
Värdet av variabeln i detta system är Därför är lösningen till systemet av ekvationer , . Detta innebär att linjerna som motsvarar systemet skär varandra vid punkten
Om ett sant uttalande erhålls vid något steg av metoden, så sammanfaller linjerna som representeras av ekvationerna i systemet och systemet kommer att ha oändligt många lösningar. Omvänt, om ett falskt uttalande erhålls vid något steg, så är linjerna parallella och systemet kommer att ha ingen lösning.
Exempel

Bygga en modellraket

Tobias bygger en modellraket. Antalet delar som han installerar på modellen och antalet minuter som han spenderar på att arbeta med modellen representeras av följande ekvationssystem.
Lös systemet för att avgöra hur många delar och hur lång tid det tog Tobias att slutföra modellen.

Ledtråd

Isolera i den första ekvationen och ersätt det motsvarande uttrycket i den andra ekvationen för att hitta Ersätt sedan värdet av i den första ekvationen och hitta

Lösning

När man löser ett system av ekvationer algebraiskt är det första steget att isolera vilken variabel som helst från vilken ekvation som helst. För enkelhetens skull isolera variabeln från den första ekvationen.
Ersätt sedan det motsvarande uttrycket för i den andra ekvationen.
Lös ut
Värdet av har visat sig vara . Nu kan det ersättas i någon av de ursprungliga ekvationerna. Eftersom redan är isolerad i den första ekvationen kan det vara praktiskt att ersätta värdet av i denna ekvation och beräkna .
Lösningen till systemet av ekvationer är och . Detta innebär att Tobias installerade delar av modellen på minuter.
Övning

Kontrollera lösningarna av system av ekvationer

Överväg det givna systemet av linjära ekvationer. Kontrollera om de givna värdena motsvarar en lösningen av systemet.
Ett slumpmässigt ekvationssystem och slumpmässiga värden på x och y ges.

Extra

Hur man kontrollerar en lösning

Ersätt de givna värdena i ekvationerna.

  • Om två sanna uttalanden erhålls motsvarar värdena en lösning.
  • Om minst ett falskt uttalande erhålls motsvarar värdena inte lösningen av systemet.
Exempel

Avstånd mellan planeter

Emil föreställer sig två avlägsna planeter, Lunaris och Exosia. Det skulle ta år att resa från Jorden till Lunaris, medan resan till Exosia skulle ta år från Jorden.
Planeten Jorden, Lunaris och Exosia
Avstånden, i miljarder kilometer, från Jorden till Lunaris och till Exosia ges av följande system av ekvationer.
Hur långt är varje planet från Jorden?

Ledtråd

Isolera en variabel i en av ekvationerna. Ersätt det motsvarande uttrycket i den andra ekvationen och lös den för den andra variabeln.

Lösning

Avståndet från Jorden till varje planet kan hittas genom att lösa systemet av ekvationer. För att göra detta, använd Ersättningsmetoden. Börja med att isolera en variabel i en ekvation. Observera att redan är isolerad i den första ekvationen.
Ersätt för i den andra ekvationen. På så sätt kommer den andra ekvationen att skrivas i termer av
Lös ut
Det har konstaterats att är lika med Nästa steg är att ersätta detta värde i någon av de ursprungliga ekvationerna och lösa för den andra variabeln I det här fallet kommer den första ekvationen att användas eftersom redan är isolerad på ena sidan.
Lösningen till systemet är I det givna sammanhanget innebär lösningen att Lunaris ligger miljarder kilometer bort från Jorden, medan Exosia ligger miljarder kilometer från Jorden.

Kontrollerar lösningen

För att kontrollera lösningen, ersätt för och för i systemet av ekvationer. Om båda ekvationerna ger sanna uttalanden efter förenkling är lösningen korrekt.

och

Multiplicera faktorer

Addera termerna

Ekvationerna förenklades båda till sanna uttalanden, så lösningen är faktiskt korrekt!
Övning

Öva på att lösa linjära ekvationssystem

Lös systemet av linjära ekvationer.

Teori

Antalet lösningar till ett system av ekvationer

Att lösa ett system av ekvationer kan resultera i tre olika scenarier. Ett möjligt scenario är att systemet av ekvationer har exakt en lösning. När man löser denna typ av system, hittas ett exakt värde för varje variabel. Nästa system är ett exempel på detta fall.
Ett annat möjligt scenario är när systemet av ekvationer har oändligt många lösningar. När systemet löses, leder en ekvation till en identitet — ett
Det sista möjliga scenariet är när systemet av ekvationer har ingen lösning. Detta indikeras när lösningen av ekvationssystemet resulterar i ett eller flera

Identifiera antalet lösningar

När båda ekvationerna i ett system skrivs i form, kan antalet lösningar bestämmas genom att analysera ekvationernas lutningar och skärningspunkter.

Om linjerna har Då har systemet
Samma lutning och samma skärningspunkt Oändligt många lösningar
Samma lutning och olika skärningspunkter Ingen lösning
Olika lutningar En lösning
Exempel

Stjärnor och planeter i en stjärnnebulosa

En stjärnnebula har miljoner planeter och miljoner stjärnor.
Stjärnor och planeter
Dessa tal är relaterade genom följande system av ekvationer.
Bestäm antalet planeter och stjärnor i stjärnnebulosan.

Ledtråd

Använd ersättningsmetoden för att lösa systemet av ekvationer.

Lösning

Antalet planeter och stjärnor i stjärnnebulosan kan bestämmas genom att lösa systemet av ekvationer. För att göra detta kan variabeln isoleras från den andra ekvationen. Sedan kommer det resulterande uttrycket att substitueras in i den första ekvationen.
Lös ut
Förenkla
En ekvation med samma uttryck på båda sidor har erhållits, vilket innebär att det är ett för alla värden av variablerna och Detta betyder att systemet av ekvationer har oändligt många lösningar. Sammanfattningsvis finns det oändligt många planeter och stjärnor i stjärnnebulosan.
Exempel

Utforska ett svart hål

Svarta hål är extremt täta. Deras gravitation är så stark att ingenting, inte ens ljus, kan undkomma dem.

Ett rymdskepp närmar sig ett svart hål.
Anta att tätheten och massan av ett svart hål representeras av följande system av ekvationer.
Bestäm tätheten och massan av det svarta hålet.

Ledtråd

Lös systemet av ekvationer genom att använda ersättningsmetoden.

Lösning

Börja med att analysera det givna systemet av ekvationer.
Observera att variabeln redan är isolerad på vänster sida av Ekvation (II). Substituera uttrycket in i Ekvation (I) och lös för
Efter substitution och förenkling resulterade Ekvation (I) i ett falskt påstående. Detta betyder att systemet av ekvationer har ingen lösning. Kanske var uppgifterna som användes för att skapa systemet felaktiga?
Avslut

Lösa ett system av linjära ekvationer - Algebraisk metod

Tänk på följande system med två linjära ekvationer.
En metod för att hitta lösningen till ett ekvationssystem algebraiskt är Substitutionsmetoden. Som namnet antyder är denna metod baserad på att ersätta en del av en ekvation i den andra. Mer specifikt isoleras först en variabel från en ekvation, och det resulterande algebraiska uttrycket substitueras sedan in i den andra ekvationen.
Isolera en variabel och substituera motsvarande uttryck i den andra ekvationen

Ekvationen med en enda variabel löses sedan på vanligt sätt. När värdet på denna variabel är känt, substitueras det in i någon av ekvationerna för att hitta värdet på den andra variabeln.

Lös en ekvation och substituera lösningen i den andra ekvationen
Lösningen till systemet är Kom ihåg att om en sann utsaga erhålls i något steg av metoden, har systemet oändligt många lösningar. Omvänt, om en falsk utsaga erhålls i något steg, har systemet ingen lösning.
Laddar innehåll