5.2: Розв'язувати системи рівнянь шляхом заміщення
- Page ID
- 58692
До кінця цього розділу ви зможете:
- Вирішити систему рівнянь шляхом підстановки
- Розв'язування додатків систем рівнянь шляхом підстановки
Перш ніж приступити до роботи, пройдіть цю вікторину про готовність.
- Спростити −5 (3−x).
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте Вправа 1.10.43. - Спростити 4−2 (n+5).
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте Вправа 1.10.41. - Вирішити для y. 8y−8=32−2y
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте вправу 2.3.22. - Вирішити для x. 3x−9y=−3
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте вправу 2.6.22.
Розв'язування систем лінійних рівнянь за допомогою графіків є хорошим способом візуалізації типів рішень, які можуть бути результатом. Однак є багато випадків, коли рішення системи за допомогою графіків є незручним або неточним. Якщо графіки виходять за межі маленької сітки з x та y між −10 та 10, графічне виконання рядків може бути громіздким. І якщо рішення системи не є цілими числами, важко прочитати їх значення точно з графіка.
У цьому розділі ми будемо вирішувати системи лінійних рівнянь методом підстановки.
Розв'язувати систему рівнянь шляхом заміщення
Ми будемо використовувати ту саму систему, яку ми використовували спочатку для графіків.
\(\left\{\begin{array}{l}{2 x+y=7} \\ {x-2 y=6}\end{array}\right.\)
Спочатку ми вирішимо одне з рівнянь для x або y. Ми можемо вибрати будь-яке рівняння і вирішити для будь-якої змінної, але ми спробуємо зробити вибір, який полегшить роботу.
Потім ми підставляємо цей вираз в інше рівняння. Результатом є рівняння лише з однією змінною - і ми знаємо, як їх вирішити!
Після того, як ми знайдемо значення однієї змінної, ми підставимо це значення в одне з вихідних рівнянь і вирішимо для іншої змінної. Нарешті, ми перевіряємо наше рішення і переконуємося, що воно робить обидва рівняння істинними.
Ми заповнимо всі ці кроки зараз у Вправи\(\PageIndex{1}\).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{2 x+y=7} \\ {x-2 y=6}\end{array}\right.\)
- Відповідь
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{-2 x+y=-11} \\ {x+3 y=9}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(6,1)
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x+3 y=10} \\ {4 x+y=18}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(4,2)
- Розв'яжіть одне з рівнянь для будь-якої змінної.
- Підставте вираз з кроку 1 в інше рівняння.
- Вирішити отримане рівняння.
- Підставте рішення на кроці 3 в одне з вихідних рівнянь, щоб знайти іншу змінну.
- Запишіть рішення як впорядковану пару.
- Переконайтеся, що впорядкована пара є розв'язком обох вихідних рівнянь.
Якщо одне з рівнянь у системі задано у формі нахилу—перехоплення, крок 1 вже зроблений! Ми побачимо це в Вправи\(\PageIndex{4}\).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x+y=-1} \\ {y=x+5}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Друге рівняння вже вирішено для y. Ми підставимо вираз замість y в першому рівнянні.
Друге рівняння вже вирішено для y.
Ми підставимо в перше рівняння.Замініть y на x + 5. Розв'яжіть отримане рівняння для x. Заставте x = −3 на y = x + 5, щоб знайти y. Впорядкована пара дорівнює (−3, 2). Перевірте впорядковану пару в обох рівняннях:
\(\begin{array} {rllrll} x+y &=&-1 & y&=&x+5\\-3+2 &\stackrel{?}{=}&-1 &2& \stackrel{?}{=} & -3 + 5\\-1 &=&-1\checkmark &2 &=&2\checkmark \end{array}\)Розв'язок є (−3, 2).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x+y=6} \\ {y=3 x-2}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(2,4)
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{2 x-y=1} \\ {y=-3 x-6}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(−1, −3)
Якщо рівняння наведені в стандартному вигляді, нам потрібно буде почати з розв'язання однієї зі змінних. У наступному прикладі ми вирішимо перше рівняння для y.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{3 x+y=5} \\ {2 x+4 y=-10}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Нам потрібно вирішити одне рівняння для однієї змінної. Тоді ми підставимо цей вираз в інше рівняння.
Вирішити для y.
Підставляємо в інше рівняння.Замініть y на −3 x + 5. Розв'яжіть отримане рівняння для x.
Підставте x = 3 на 3 x + y = 5, щоб знайти y.
Впорядкована пара дорівнює (3, −4). Перевірте впорядковану пару в обох рівняннях:
\(\begin{array} {rllrll} 3x+y &=&5 & 2x+4y&=&-10\\3\cdot3+(-4) &\stackrel{?}{=}&5 &2\cdot3 + 4(-4)& \stackrel{?}{=} & -10\\9-4&\stackrel{?}{=}&5 &6-16& \stackrel{?}{=} & -10\\5 &=&5\checkmark &-10&=&-10\checkmark \end{array}\)Розв'язок є (3, −4).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{4 x+y=2} \\ {3 x+2 y=-1}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(1, −2)
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{-x+y=4} \\ {4 x-y=2}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(2,6)
У Вправі\(\PageIndex{7}\) було найпростіше вирішити для y в першому рівнянні, оскільки воно мало коефіцієнт 1. У Вправі\(\PageIndex{10}\) це буде легше вирішити для х.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x-2 y=-2} \\ {3 x+2 y=34}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Ми вирішимо перше рівняння для xx, а потім підставимо вираз у друге рівняння.
Вирішити для х.
Підставляємо в інше рівняння.Замініть x на 2 y − 2. Розв'яжіть отримане рівняння для y.
Заставте y = 5 на x − 2 y = −2, щоб знайти x.
Впорядкована пара - (8, 5). Перевірте впорядковану пару в обох рівняннях:
\(\begin{array} {rllrll} x-2y &=&-2 & 3x+2y&=&34\\8-2\cdot 5 &\stackrel{?}{=}&-2 &3\cdot8 + 2\cdot5& \stackrel{?}{=} & 34\\8-10&\stackrel{?}{=}&-2 &24+10& \stackrel{?}{=} & 34\\-2 &=&-2\checkmark &34&=&34\checkmark \end{array}\)Рішення таке (8, 5).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x-5 y=13} \\ {4 x-3 y=1}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(−2, −3)
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x-6 y=-6} \\ {2 x-4 y=4}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(6,2)
Коли обидва рівняння вже вирішені для однієї і тієї ж змінної, її легко замінити!
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{y=-2 x+5} \\ {y=\frac{1}{2} x}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Оскільки обидва рівняння вирішуються для y, ми можемо підставити одне в інше.
\(\frac{1}{2}x\)Замініть y в першому рівнянні. Замініть y на\(\frac{1}{2}x\) Вирішити отримане рівняння.
Почніть з очищення дробу.Вирішити для х. Заставте x = 2 в\(y = \frac{1}{2}x\), щоб знайти y.
Впорядкована пара становить (2,1). Перевірте впорядковану пару в обох рівняннях:
\(\begin{array} {rllrll} y &=&\frac{1}{2}x & y&=&-2x+5\\1 &\stackrel{?}{=}&\frac{1}{2}\cdot2 &1& \stackrel{?}{=} & -2\cdot2+5\\1 &=&1\checkmark &1 &=&-4+5\\ &&&1&=&1\checkmark \end{array}\)Рішення таке (2,1).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{y=3 x-16} \\ {y=\frac{1}{3} x}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(6,2)
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{y=-x+10} \\ {y=\frac{1}{4} x}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
(8,2)
Будьте дуже обережні з ознаками в наступному прикладі.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{4 x+2 y=4} \\ {6 x-y=8}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Нам потрібно вирішити одне рівняння для однієї змінної. Вирішимо перше рівняння для y.
Розв'яжіть перше рівняння для y. Замініть −2 x + 2 для y у другому рівнянні. Замініть y на −2 x + 2. Розв'яжіть рівняння для x.
\(x = \frac{5}{4}\)Підставте на 4 х + 2 y = 4, щоб знайти y.
Впорядкована пара є\((\frac{5}{4},−\frac{1}{2})\). Перевірте впорядковану пару в обох рівняннях.
\(\begin{array} {rllrll} 4x+2y &=&4& 6x-y&=&8\\4(\frac{5}{4}) +2(-\frac{1}{2})&\stackrel{?}{=}&4 &6(\frac{5}{4}) - (-\frac{1}{2})& \stackrel{?}{=} & 8\\5-1&\stackrel{?}{=}&4 &\frac{15}{4} - (-\frac{1}{2}) &\stackrel{?}{=} & 8\\4 &=&4\checkmark &\frac{16}{2} &\stackrel{?}{=}&8\\ &&&8&=&8\checkmark \end{array}\)Розв'язок є (54, −12).
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{x-4 y=-4} \\ {-3 x+4 y=0}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
\((2,\frac{3}{2})\)
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{4 x-y=0} \\ {2 x-3 y=5}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
\((−\frac{1}{2},−2)\)
У прикладі знадобиться трохи більше роботи, щоб вирішити одне рівняння для x або y.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{4 x-3 y=6} \\ {15 y-20 x=-30}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Нам потрібно вирішити одне рівняння для однієї змінної. Ми вирішимо перше рівняння для x.
Розв'яжіть перше рівняння для x. \(\frac{3}{4} y+\frac{3}{2}\)Замініть x у другому рівнянні. Замініть x на\(\frac{3}{4} y+\frac{3}{2}\) Вирішити для y.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{2 x-3 y=12} \\ {-12 y+8 x=48}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
нескінченно багато рішень
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{5 x+2 y=12} \\ {-4 y-10 x=-24}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
нескінченно багато рішень
Подивіться назад на рівняння у вправі\(\PageIndex{22}\). Чи є спосіб визнати, що вони є однією лінією?
Давайте подивимося, що відбувається в наступному прикладі.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{5 x-2 y=-10} \\ {y=\frac{5}{2} x}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
Друге рівняння вже вирішено для y, тому ми можемо замінити y в першому рівнянні.
Замініть x на y у першому рівнянні. Замініть y на\(\frac{5}{2}x\). Вирішити для х.
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{3 x+2 y=9} \\ {y=-\frac{3}{2} x+1}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
немає рішення
Вирішити систему шляхом підміни. \(\left\{\begin{array}{l}{5 x-3 y=2} \\ {y=\frac{5}{3} x-4}\end{array}\right.\)
- Відповідь
-
немає рішення
Розв'язування застосувань систем рівнянь заміщенням
Тут ми скопіюємо стратегію розв'язання задач, яку ми використовували в розділі Розв'язування систем рівнянь методом графіків для розв'язування систем рівнянь. Тепер, коли ми знаємо, як вирішити системи шляхом підміни, це те, що ми і зробимо в кроці 5.
- Прочитайте проблему. Переконайтеся, що всі слова та ідеї зрозумілі.
- Визначте, що ми шукаємо.
- Назвіть те, що ми шукаємо. Виберіть змінні для представлення цих величин.
- Перевести в систему рівнянь.
- Розв'яжіть систему рівнянь, використовуючи методи хорошої алгебри.
- Перевірте відповідь в проблемі і переконайтеся, що це має сенс.
- Відповісти на питання повним реченням.
Деякі люди вважають, що налаштування проблем зі словами з двома змінними простіше, ніж налаштування їх лише за допомогою однієї змінної. Вибір імен змінних простіше, коли все, що вам потрібно зробити, це записати дві літери. Подумайте про це в наступному прикладі - як би ви зробили це лише з однією змінною?
Сума двох чисел дорівнює нулю. Одне число на дев'ять менше іншого. Знайдіть цифри.
- Відповідь
-
Крок 1. Прочитайте проблему. Крок 2. Визначте, що ми шукаємо. Шукаємо два числа. Крок 3. Назвіть те, що ми шукаємо. Нехай n = перше число
Нехай m = друге числоКрок 4. Перевести в систему рівнянь. Сума двох чисел дорівнює нулю. Одне число на дев'ять менше іншого. Система являє собою: Крок 5. Розв'яжіть систему
рівнянь. Ми будемо використовувати підстановку,
оскільки друге рівняння вирішується
для n.Замініть m − 9 для n у першому рівнянні. Вирішити для м. \(m=\frac{9}{2}\)Підставляємо в друге рівняння,
а потім вирішуємо для n.Крок 6. Перевірте відповідь в проблемі. Чи мають ці цифри сенс
у проблемі? Ми залишимо це вам!Крок 7. Дайте відповідь на питання. Цифри -\(\frac{9}{2}\) і\(-\frac{9}{2}\).
Сума двох чисел дорівнює 10. Одне число на 4 менше іншого. Знайдіть цифри.
- Відповідь
-
Цифри - 3 і 7.
Сума двох чисел дорівнює −6. Одне число на 10 менше іншого. Знайдіть цифри.
- Відповідь
-
Числа: 2 та −8.
У\(\PageIndex{28}\) вправі ми будемо використовувати формулу периметра прямокутника, P = 2 L + 2 W.
Додайте сюди текст вправ.
- Відповідь
-
Крок 1. Прочитайте проблему. Крок 2. Визначте, що ви шукаєте. Шукаємо довжину і ширину. Крок 3. Назвіть те, що ми шукаємо. Нехай L = довжина
W= ширинаКрок 4. Перевести в систему рівнянь. Периметр прямокутника дорівнює 88. 2 Л + 2 Ш = П
Довжина на п'ять більше, ніж в два рази більше ширини. Система являє собою: Крок 5. Розв'яжіть систему рівнянь.
Ми будемо використовувати підстановку, оскільки друге
рівняння вирішується для L.
У першому рівнянні підставити 2 W + 5 на L.Вирішити для W. Підставте W = 13 у друге
рівняння, а потім вирішіть для L.Крок 6. Перевірте відповідь в проблемі. Чи має прямокутник довжиною 31 і шириною
13 периметр 88? Так.Крок 7. Дайте відповідь на рівняння. Довжина 31, а ширина - 13.
Периметр прямокутника дорівнює 40. Довжина на 4 більше ширини. Знайдіть довжину і ширину прямокутника.
- Відповідь
-
Довжина - 12, а ширина - 8.
Периметр прямокутника - 58. Довжина в 5 більше, ніж в три рази більше ширини. Знайдіть довжину і ширину прямокутника.
- Відповідь
-
Довжина - 23, а ширина - 6.
Для вправи\(\PageIndex{31}\) нам потрібно пам'ятати, що сума мір кутів трикутника становить 180 градусів і що прямокутний трикутник має один кут 90 градусів.
Міра одного з малих кутів прямокутного трикутника в десять більше трьох разів перевищує міру іншого маленького кута. Знайдіть міри обох кутів.
- Відповідь
-
Намалюємо і позначимо фігуру.
Крок 1. Прочитайте проблему. Крок 2. Визначте, що ви шукаєте. Шукаємо мірки кутів. Крок 3. Назвіть те, що ми шукаємо. Нехай a= міра 1-го кута
b= міра 2-го кутаКрок 4. Перевести в систему рівнянь. Міра одного з малих
кутів прямокутного трикутника в десять більше трьох
разів перевищує міру іншого маленького кута.Сума мір кутів
трикутника дорівнює 180.Система являє собою: Крок 5. Розв'яжіть систему рівнянь.
Ми будемо використовувати підстановку, оскільки перше
рівняння вирішується для a.У
другому рівнянні підставити 3 b + 10 для a.Вирішити для б. Заставте b = 20 в перше
рівняння, а потім вирішіть для a.
Крок 6. Перевірте відповідь в проблемі. Ми залишимо це вам! Крок 7. Дайте відповідь на питання. Міри малих кутів -
20 і 70.
Міра одного з малих кутів прямокутного трикутника в 2 більше, ніж в 3 рази більше, ніж міра іншого малого кута. Знайдіть міру обох кутів.
- Відповідь
-
Міра кутів - 22 градуси і 68 градусів.
Міра одного з малих кутів прямокутного трикутника на 18 менше, ніж в два рази більше, ніж міра іншого малого кута. Знайдіть міру обох кутів.
- Відповідь
-
Міра кутів - 36 градусів і 54 градуси.
Хізер було запропоновано два варіанти її зарплати в якості тренера в тренажерному залі. Варіант А заплатив би їй 25 000 доларів плюс 15 доларів за кожне тренування. Варіант B заплатив би їй $10000 + $40 за кожне тренування. Скільки навчальних занять зробить варіанти заробітної плати рівними?
- Відповідь
-
Крок 1. Прочитайте проблему. Крок 2. Визначте, що ви шукаєте. Ми шукаємо кількість тренувань
, які б зробили оплату рівною.Крок 3. Назвіть те, що ми шукаємо. Нехай s= зарплата Хізер.
n= кількість навчальних занятьКрок 4. Перевести в систему рівнянь. Варіант А заплатив би їй 25 000 доларів плюс 15 доларів
за кожне тренування.Варіант B заплатив би їй $10000 + $40
за кожне тренуванняСистема являє собою: Крок 5. Розв'яжіть систему рівнянь.
Будемо використовувати підміну.У другому рівнянні підставити 25 000 + 15 n для s. Вирішити для п. Крок 6. Перевірте відповідь. Чи є розумними 600 тренувань на рік?
Чи однакові два варіанти, коли n = 600?Крок 7. Дайте відповідь на питання. Варіанти заробітної плати дорівнювали б 600 навчальних занять.
Джеральдін запропонувала позиції двома страховими компаніями. Перша компанія виплачує зарплату в розмірі 12 000 доларів плюс комісію в розмірі 100 доларів за кожен проданий поліс. Другий платить зарплату в розмірі 20 000 доларів плюс комісія в розмірі 50 доларів за кожен проданий поліс. Скільки полісів потрібно було б продати, щоб загальна оплата була однаковою?
- Відповідь
-
Там потрібно було б 160 полісів продати, щоб загальна оплата була однаковою.
В даний час Кеннет продає костюми для компанії А із зарплатою 22 000 доларів плюс комісія в розмірі 10 доларів США за кожен проданий костюм. Компанія B пропонує йому посаду із зарплатою 28 000 доларів плюс комісія в розмірі 4 доларів за кожен проданий костюм. Скільки костюмів потрібно було б продати Кеннету, щоб варіанти були рівними?
- Відповідь
-
Кеннету потрібно було б продати 1000 костюмів.
Отримайте доступ до цих онлайн-ресурсів для отримання додаткових інструкцій та практики з розв'язуванням систем рівнянь шляхом підстановки.
Ключові концепції
- Вирішити систему рівнянь шляхом підстановки
- Розв'яжіть одне з рівнянь для будь-якої змінної.
- Підставте вираз з кроку 1 в інше рівняння.
- Вирішити отримане рівняння.
- Підставте рішення на кроці 3 в одне з вихідних рівнянь, щоб знайти іншу змінну.
- Запишіть рішення як впорядковану пару.
- Переконайтеся, що впорядкована пара є розв'язком обох вихідних рівнянь.