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.

Опубликовано: Обновлено:

Формула

$$a_1x + b_1y = c_1,\quad a_2x + b_2y = c_2$$

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

  1. Выберите переменную, которую удобно исключить.
  2. При необходимости умножьте уравнения на подходящие числа.
  3. Сложите или вычтите уравнения почленно.
  4. Решите получившееся уравнение с одной переменной.
  5. 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

$ax + by = c$

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

Корень линейного уравнения ax + b = 0

$x = -\frac{b}{a},\quad a \ne 0$

Корень линейного уравнения ax + b = 0 находится переносом свободного члена и делением на коэффициент при x.