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Métodos de solución, sustitución, igualación y reducción, Resúmenes de Métodos Numéricos

Existen tres métodos para resolver un sistema de ecuaciones. El método de sustitución, el de reducción y el de igualación. El objetivo de cualquiera de estos métodos es reducir el sistema a una ecuación de primer grado con una incógnita. La solución obtenida siempre será la misma, independientemente del método elegido.

Tipo: Resúmenes

2021/2022

Subido el 19/05/2022

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Pablo Isaac Villalobos López 17 de marzo de 2022
Existen tres métodos para resolver un sistema de ecuaciones. El método de sustitución, el
de reducción y el de igualación. El objetivo de cualquiera de estos métodos es reducir el
sistema a una ecuación de primer grado con una incógnita. La solución obtenida siempre
será la misma, independientemente del método elegido.
Método de sustitución
Este método despeja una de las dos incógnitas en función de la otra en una de las dos
ecuaciones. Luego sustituye el valor obtenido en la otra ecuación.
Ejemplo:
1. Despejamos x o y en una de las dos ecuaciones. Por ejemplo, y en la primera:
2. Sustituimos este valor en la otra ecuación. En este caso, en la segunda:
Nos queda una ecuación con una sola incógnita, que resolvemos:
3. Calculamos el valor de la otra incógnita:
La solución que se obtiene es:
4. El último paso es comprobar que la solución obtenida está bien:
Método de reducción
Con este método se trata de eliminar una incógnita buscando sistemas equivalentes en
donde los coeficientes de una misma incógnita sean opuestos.
Recuerda la regla de la suma y del producto que usábamos para obtener ecuaciones
lineales equivalentes a una dada. Nivel II, Módulo 1, punto 3.
Ejemplo:
pf3
pf4
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Existen tres métodos para resolver un sistema de ecuaciones. El método de sustitución, el de reducción y el de igualación. El objetivo de cualquiera de estos métodos es reducir el sistema a una ecuación de primer grado con una incógnita. La solución obtenida siempre será la misma, independientemente del método elegido. Método de sustitución Este método despeja una de las dos incógnitas en función de la otra en una de las dos ecuaciones. Luego sustituye el valor obtenido en la otra ecuación. Ejemplo:

  1. Despejamos x o y en una de las dos ecuaciones. Por ejemplo, y en la primera:
  2. Sustituimos este valor en la otra ecuación. En este caso, en la segunda: Nos queda una ecuación con una sola incógnita, que resolvemos:
  3. Calculamos el valor de la otra incógnita: La solución que se obtiene es:
  4. El último paso es comprobar que la solución obtenida está bien: Método de reducción Con este método se trata de eliminar una incógnita buscando sistemas equivalentes en donde los coeficientes de una misma incógnita sean opuestos. Recuerda la regla de la suma y del producto que usábamos para obtener ecuaciones lineales equivalentes a una dada. Nivel II, Módulo 1, punto 3. Ejemplo:
  1. Queremos que una de las dos incógnitas tenga en ambas ecuaciones el mismo coeficiente, pero con distinto signo. Por ejemplo, la incógnita x en la primera ecuación ha de tener un - 2. Para ello transformamos la ecuación en otra equivalente multiplicándola por - 2:
  2. Por la regla de la suma podemos obtener otra ecuación equivalente, sumando a ambos lados de la ecuación la misma cantidad. Podemos sumar ambas ecuaciones:
  3. La otra incógnita se obtiene sustituyendo el valor de y en una de las dos ecuaciones iniciales. Por ejemplo, en la primera: La solución del sistema es:
  4. El último paso es comprobar que la solución está bien. Hazlo como ejercicio. Método de igualación En este método hay que despejar la incógnita x o y en las dos ecuaciones. Luego se igualan sus valores, obteniendo una ecuación lineal con una sola incógnita. Ejemplo:
  5. Despejamos x o y en ambas ecuaciones. Observa los coeficientes de las incógnitas. Es más cómodo despejar la incógnita que tiene de coeficiente uno, en este caso es la y.
  6. Si los primeros miembros son iguales, también lo son los segundos. Por tanto, podemos igualarlos. Obtenemos una ecuación con una sola incógnita, en este caso x.

En este sistema de ecuaciones lineales, la matriz de los coeficientes es una matriz cuadrada y. Por lo tanto, podemos aplicar la regla de Cramer para resolverlo: Método de Gauss El método de Gauss consiste en transformar el sistema dado en otro equivalente. Para ello tomamos la matriz ampliada del sistema y mediante las operaciones elementales con sus filas la transformamos en una matriz triangular superior (o inferior). De esta forma obtenemos un sistema equivalente a la inicial y que es muy fácil de resolver. Es esencialmente el método de reducción. En el método de Gauss se opera con ecuaciones, como se hace en el método de reducción, pero uno se ahorra el escribir las incógnitas porque al ir los coeficientes de una misma incógnita siempre en una misma columna, uno sabe en todo momento cual es la incógnita a la que multiplican. Ejemplo La matriz ampliada del sistema de ecuaciones: es: Si a la tercera y segunda fila le restamos la primera, obtenemos: Lo que acabamos de hacer es equivalente a restar a la tercera y segunda ecuación la primera. Si ahora intercambiamos la segunda y tercera filas (ecuaciones), obtenemos la siguiente matriz triangular superior:

que es la matriz ampliada del sistema de ecuaciones: que es equivalente a la inicial. Solucionamos la tercera ecuación para obtener : En la primera y segunda ecuación, sustituimos por la solución de la tercera ecuación ( ), para obtener: La segunda ecuación es ahora una ecuación con una sola incógnita, , que resolvemos para obtener. Sustituimos, en la primera ecuación, por 1 ( ). Esto nos da una ecuación en : que al resolverla termina de darnos la solución del sistema de ecuaciones inicial: