Система - это две прямые, а решить её значит найти их пересечение
Два уравнения с x и y - это две прямые на одной плоскости. Пара (x, y), удовлетворяющая обоим уравнениям, - это точка, лежащая на обеих прямых, то есть их пересечение. В этом вся идея, и она сразу объясняет все случаи: прямые, пересекающиеся один раз, дают одно решение, параллельные - ни одного, а прямая, нарисованная дважды, - бесконечно много.
Метод сложения и метод подстановки - лишь способы найти это пересечение, не рисуя его. Страница делает обе половины: рисунок, чтобы вы видели, что означает ответ, и метод сложения, записанный строка за строкой, чтобы видеть, как он был найден. Большинство калькуляторов даёт только что-то одно.
Два особых случая называются, а не подаются как сбой. «Нет решений» и «бесконечно много решений» - настоящие ответы с настоящим смыслом, а решатель, который на них разводит руками, учит бояться вопроса. Здесь конфигурация вычисляется из коэффициентов, поэтому страница может назвать случай даже тогда, когда выводить нечего.
На что смотреть в шагах
Метод сложения состоит в том, чтобы уравнять коэффициенты одного неизвестного и затем сложить или вычесть уравнения, чтобы убрать его. Весь метод - это повторение этой идеи.
Складывать или вычитать - зависит от знаков: при одинаковых знаках вычитайте, при разных складывайте. Перепутать это - самая частая ошибка.
Найдя одно неизвестное, подставьте его в любое из исходных уравнений, чтобы получить второе. В любое - если два дают разное, ошибка была раньше.
Параллельные прямые - это одинаковый наклон и разные свободные члены. В алгебре это появляется как невозможная строка вида 0 = -2, и это не сообщение об ошибке, а ответ.
С тремя неизвестными всё так же: уберите одно, получите систему 2x2 и завершите. Там рисунок уже не помогает - три неизвестных дают плоскости, а не прямые.
Как пользоваться
1
Пишите по одному уравнению в строке
Как на бумаге: 2x + y = 5 в первой строке и x - y = 1 во второй. Дробные и десятичные коэффициенты допустимы.
2
Прочитайте ответ и конфигурацию
Пара сверху. Под ней фраза говорит, что система означает геометрически: одно пересечение, параллельные прямые или одна прямая дважды.
3
Посмотрите на рисунок
Прямые нарисованы с отмеченным пересечением. Если ответ удивляет, рисунок обычно объясняет быстрее, чем алгебра.
4
Следите за исключением неизвестного
Пронумерованные шаги показывают, какое неизвестное убрали, как именно и что осталось. Именно этот метод от вас и требуют воспроизвести.
Три случая
Любая система 2x2 - один из них, и понять, какой именно, можно по прямым ещё до алгебры.
Случай
Прямые
Пример
Одно решение
Cross once
2x + y = 5, x - y = 1 → (2, 1)
Нет решений
Parallel, different intercepts
x + y = 3, x + y = 5
Бесконечно много
The same line twice
x + y = 3, 2x + 2y = 6
Только одно уравнение
A whole line of solutions
2x + 3y = 7
Три неизвестных
Planes, not lines
x + y + z = 6, x - y = 0, z = 2
Разобранные примеры
Одно пересечение: 2x + y = 5 и x - y = 1
plain
2x + y = 5; x - y = 1
Сложение уравнений сразу убирает y, потому что +y и -y взаимно уничтожаются: 3x = 6, значит x = 2, а затем y = 1 из любого уравнения. На рисунке прямые пересекаются в точке (2, 1): одна точка, один ответ.
Параллельные прямые: x + y = 3 и x + y = 5
plain
x + y = 3; x + y = 5
Вычтите - получится 0 = -2, и никакая пара чисел это не исправит. Это не сбой решателя, а ответ. У прямых одинаковый наклон и разные свободные члены, они никогда не встречаются, и у системы нет решений.
Одна прямая дважды: x + y = 3 и 2x + 2y = 6
plain
x + y = 3; 2x + 2y = 6
Второе уравнение - первое, умноженное на два, поэтому оно рисует ту же прямую. Каждая её точка удовлетворяет обоим, а значит решений бесконечно много. На рисунке видна одна прямая, потому что она и есть одна.
Три неизвестных: x + y + z = 6, x - y = 0, z = 2
plain
x + y + z = 6; x - y = 0; z = 2
Подставив z = 2 и x = y, три уравнения сводятся к одному и дают x = y = 2. Рисунка здесь нет - три неизвестных дают плоскости, а не прямые, - но исключение выполняется той же процедурой, по одному неизвестному за раз.
Частые ошибки
Складывать, когда нужно вычитать. Равные коэффициенты с одинаковым знаком вычитают; при сложении уничтожаются только противоположные.
Умножать только часть уравнения. Если вы масштабируете уравнение, чтобы уравнять коэффициент, масштабировать нужно все члены, включая правую часть.
Подставлять в то уравнение, которое вы только что изменили. Используйте одно из исходных, иначе можно потерять второе условие.
Найти одно неизвестное и остановиться. У системы 2x2 два ответа, и назвать только x - это половина решения.
Читать 0 = -2 как арифметическую ошибку вместо «нет решений». Точно так же 0 = 0 означает бесконечно много, а не то, что что-то пошло не так.
Проверять в одном уравнении. Подставьте пару в ОБА исходных уравнения; выполнение одного ничего не доказывает.
Частые вопросы
Как решить систему уравнений?
Уравняйте коэффициенты одного неизвестного в двух уравнениях, затем сложите или вычтите, чтобы его убрать. Решите оставшееся уравнение, подставьте найденное значение в любое из исходных, найдите второе неизвестное и в конце проверьте пару в обоих уравнениях.
Чем метод сложения отличается от подстановки?
Метод сложения комбинирует уравнения, чтобы убрать неизвестное; подстановка выражает неизвестное из одного уравнения и вставляет это выражение в другое. Ответ всегда один и тот же. Сложение короче при удобных коэффициентах, подстановка - когда в одном уравнении неизвестное уже выражено.
Что значит «нет решений» для системы?
Что прямые параллельны: одинаковый наклон, разные свободные члены, значит общей точки нет. В алгебре это выглядит как невозможное утверждение вида 0 = -2. Это полный ответ, а не неудача.
Что значит «бесконечно много решений»?
Что оба уравнения описывают одну прямую - одно кратно другому. Каждая точка этой прямой удовлетворяет обоим уравнениям, поэтому решением является вся прямая, а не одна пара. Часто просят записать его через одну переменную.
Решает ли три уравнения с тремя неизвестными?
Да, и показывает исключение так же: уберите одно неизвестное, чтобы получить систему 2x2, решите её и вернитесь назад. График рисуется только для двух неизвестных: с тремя это плоскости, и плоский рисунок вводил бы в заблуждение больше, чем объяснял.
Зачем рисовать прямые?
Потому что рисунок и есть смысл. Метод сложения надёжен, но скрывает происходящее; две прямые, пересекающиеся в одной точке, делают очевидным, почему ответ ровно один - и почему у параллельных его нет.
Принимает ли дроби и десятичные?
Да, и точно. 0,5x + y = 3 читается как одна вторая, а ответ системы с дробными коэффициентами выходит точной дробью, а не округлённым десятичным числом.