5.3 Rozwiązywanie układów równań pierwszego stopnia z dwiema niewiadomymi metodą podstawiania
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (3 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania:
a) $\begin{cases} x + 3y = 5 \\ 2x - y = 3 \end{cases}$
b) $\begin{cases} y = 2x - 3 \\ 4x - 2y = 6 \end{cases}$
c) $\begin{cases} 0{,}5x + 0{,}5y = 2 \\ 1{,}5x + 1{,}5y = 6 \end{cases}$
a) $\begin{cases} x = 2 \\ y = 1 \end{cases}$
b) Układ ma nieskończenie wiele rozwiązań.
c) Układ ma nieskończenie wiele rozwiązań.
WSKAZÓWKI:
1) W metodzie podstawiania wybierz jedno z równań i wyznacz z niego jedną niewiadomą (na przykład $x$ lub $y$). Najlepiej wybrać tę niewiadomą, przy której stoi liczba $1$ lub $-1$, aby uniknąć skomplikowanych ułamków na początku obliczeń.
2) Wyrażenie, które otrzymasz po wyznaczeniu niewiadomej, wstaw do drugiego równania w miejsce tej samej niewiadomej. Pamiętaj, aby całe wyrażenie zapisać w nawiasach $\left( \right)$, jeśli przed niewiadomą w tym równaniu stoi liczba lub znak minus.
3) Rozwiąż powstałe równanie z jedną niewiadomą. Pamiętaj o zasadzie przenoszenia liczb na jedną stronę, a niewiadomych na drugą – przy każdej zmianie strony równania musisz zmienić znak liczby lub wyrażenia na przeciwny.
4) Jeśli w trakcie obliczeń niewiadome się uproszczą (zredukują do zera) i otrzymasz zdanie prawdziwe (na przykład $0 = 0$ lub $6 = 6$), oznacza to, że układ jest nieoznaczony i ma nieskończenie wiele rozwiązań. Jeśli otrzymasz zdanie fałszywe (na przykład $0 = 5$), układ jest sprzeczny i nie ma rozwiązań.
ROZWIĄZANIE:
a) Rozwiązanie układu równań:$$\begin{cases} x + 3y = 5 \\ 2x - y = 3 \end{cases}$$Najpierw wybieramy pierwsze równanie $x + 3y = 5$ i wyznaczamy z niego niewiadomą $x$. Przenosimy wyrażenie $+3y$ na prawą stronę równania, zmieniając znak na przeciwny, czyli $-3y$:$$x = 5 - 3y$$Teraz podstawiamy to wyrażenie do drugiego równania $2x - y = 3$ w miejsce $x$. Ponieważ $x$ jest mnożone przez $2$, musimy zapisać nasze wyrażenie w nawiasie:$$2 \cdot \left( 5 - 3y \right) - y = 3$$Wykonujemy mnożenie liczby $2$ przez każdy wyraz znajdujący się w nawiasie. Najpierw $2 \cdot 5 = 10$, a potem $2 \cdot \left( -3y \right) = -6y$:$$10 - 6y - y = 3$$Wykonujemy redukcję wyrazów podobnych po lewej stronie równania. Składniki $-6y$ oraz $-y$ (co oznacza $-1y$) dają razem $-7y$:$$10 - 7y = 3$$Przenosimy liczbę $10$ na prawą stronę do liczby $3$. Ponieważ $10$ była dodatnia, po przeniesieniu otrzymujemy $-10$:$$-7y = 3 - 10$$Wykonujemy odejmowanie po prawej stronie: $3 - 10 = -7$:$$-7y = -7$$Aby obliczyć $y$, musimy podzielić obie strony równania przez liczbę stojącą przy $y$, czyli przez $-7$:$$y = \frac{-7}{-7}$$$$y = 1$$Mając już wartość $y$, podstawiamy ją do wzoru na $x$, który wyznaczyliśmy na samym początku ($x = 5 - 3y$):$$x = 5 - 3 \cdot 1$$$$x = 5 - 3$$$$x = 2$$Rozwiązaniem układu równań jest para liczb:$$\begin{cases} x = 2 \\ y = 1 \end{cases}$$b) Rozwiązanie układu równań:$$\begin{cases} y = 2x - 3 \\ 4x - 2y = 6 \end{cases}$$W tym przypadku w pierwszym równaniu mamy już wyznaczoną niewiadomą $y$, która wynosi $2x - 3$. Podstawiamy to wyrażenie bezpośrednio do drugiego równania $4x - 2y = 6$ w miejsce $y$:$$4x - 2 \cdot \left( 2x - 3 \right) = 6$$Mnożymy liczbę $-2$ przez każdy element w nawiasie. Mnożenie $-2 \cdot 2x$ daje $-4x$, natomiast mnożenie $-2 \cdot \left( -3 \right)$ daje $+6$ (ponieważ minus razy minus daje plus):$$4x - 4x + 6 = 6$$Redukujemy wyrazy podobne po lewej stronie. $4x - 4x$ znosi się do zera:$$0 + 6 = 6$$$$6 = 6$$Otrzymaliśmy równość prawdziwą (tożsamość). Oznacza to, że układ równań ma nieskończenie wiele rozwiązań. Każda para liczb spełniająca zależność $y = 2x - 3$ jest rozwiązaniem tego układu.
c) Rozwiązanie układu równań:$$\begin{cases} 0{,}5x + 0{,}5y = 2 \\ 1{,}5x + 1{,}5y = 6 \end{cases}$$Dla ułatwienia obliczeń i zgodnie z zasadami, zamieńmy ułamki dziesiętne na ułamki zwykłe:$$\begin{cases} \frac{1}{2}x + \frac{1}{2}y = 2 \\ \frac{3}{2}x + \frac{3}{2}y = 6 \end{cases}$$Wybieramy pierwsze równanie $\frac{1}{2}x + \frac{1}{2}y = 2$. Aby pozbyć się ułamków, mnożymy obie strony tego równania przez $2$:$$2 \cdot \frac{1}{2}x + 2 \cdot \frac{1}{2}y = 2 \cdot 2$$$$x + y = 4$$Teraz wyznaczamy $x$, przenosząc $y$ na prawą stronę ze zmianą znaku:$$x = 4 - y$$To wyrażenie podstawiamy do drugiego równania $\frac{3}{2}x + \frac{3}{2}y = 6$:$$\frac{3}{2} \cdot \left( 4 - y \right) + \frac{3}{2}y = 6$$Mnożymy ułamek $\frac{3}{2}$ przez składniki w nawiasie. Najpierw $\frac{3}{2} \cdot 4 = \frac{12}{2} = 6$, a następnie $\frac{3}{2} \cdot \left( -y \right) = -\frac{3}{2}y$:$$6 - \frac{3}{2}y + \frac{3}{2}y = 6$$Redukujemy wyrazy podobne po lewej stronie. Składniki $-\frac{3}{2}y$ oraz $+\frac{3}{2}y$ sumują się do zera:$$6 + 0 = 6$$$$6 = 6$$Otrzymaliśmy równość prawdziwą. Układ ten jest układem nieoznaczonym, co oznacza, że posiada nieskończenie wiele rozwiązań. Są to wszystkie pary liczb $\left( x, y \right)$, które spełniają równanie $x + y = 4$.
Zadanie 2 (3 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania.
a) $\begin{cases} 2\left(2x+y\right)-\left(x-3y\right)=2y+3x \\ 2\left(3x+2y\right)+4\left(x-y\right)=20 \end{cases}$
b) $\begin{cases} 4x-5-\left(3x+2y\right)=2x-y \\ 1-3\left(x-y\right)+4x=0 \end{cases}$
c) $\begin{cases} 2x+2y-3\left(x-y\right)=5\left(y+2\right) \\ 2\left(3x-y\right)-5\left(x+y\right)=1-7y \end{cases}$
a) $x = 2, y = 0$
b) $x = -7, y = 2$
c) Brak rozwiązań (układ sprzeczny).
WSKAZÓWKI:
1) W pierwszym kroku uprość każde z równań. Pozbądź się nawiasów, mnożąc liczbę stojącą przed nawiasem przez każdy element znajdujący się wewnątrz niego. Pamiętaj o zmianie znaków, gdy przed nawiasem stoi minus.
2) Po opuszczeniu nawiasów wykonaj redukcję wyrazów podobnych, czyli dodaj lub odejmij od siebie wyrażenia z niewiadomą $x$, wyrażenia z niewiadomą $y$ oraz same liczby.
3) Przenieś wszystkie wyrażenia z niewiadomymi na lewą stronę równania, a liczby na prawą stronę. Pamiętaj, że przy przenoszeniu składnika na drugą stronę znaku równości należy zmienić jego znak na przeciwny.
4) Metoda podstawiania polega na wyznaczeniu jednej z niewiadomych (na przykład $x$) z jednego równania, a następnie wstawieniu otrzymanego wyrażenia do drugiego równania w miejsce tej niewiadomej.
5) Jeśli po uproszczeniu obu równań otrzymasz sprzeczne informacje (na przykład dwie różne wartości dla tej samej niewiadomej lub równanie typu $0 = 10$), oznacza to, że układ równań jest sprzeczny i nie posiada rozwiązania.
ROZWIĄZANIE:
a) $\begin{cases} 2\left(2x+y\right)-\left(x-3y\right)=2y+3x \\ 2\left(3x+2y\right)+4\left(x-y\right)=20 \end{cases}$
Najpierw upraszczamy pierwsze równanie:$$2\left(2x+y\right)-\left(x-3y\right)=2y+3x$$Mnożymy $2$ przez wyrazy w pierwszym nawiasie i opuszczamy drugi nawias, zmieniając znaki:$$4x+2y-x+3y=2y+3x$$Redukujemy wyrazy podobne po lewej stronie:$$3x+5y=2y+3x$$Przenosimy $2y$ oraz $3x$ na lewą stronę ze zmianą znaków:$$3x-3x+5y-2y=0$$$$3y=0$$Dzielimy przez $3$, aby otrzymać wartość $y$:$$y=0$$Teraz upraszczamy drugie równanie:$$2\left(3x+2y\right)+4\left(x-y\right)=20$$Wymnażamy nawiasy:$$6x+4y+4x-4y=20$$Redukujemy wyrazy podobne. Zauważamy, że $4y$ oraz $-4y$ redukują się do zera:$$10x=20$$Dzielimy obie strony przez $10$:$$x=2$$Sprawdzamy metodą podstawiania: skoro z pierwszego równania wyszło nam $y=0$, podstawiamy to do uproszczonego drugiego równania $10x=20$, co potwierdza $x=2$.
Rozwiązaniem jest para liczb:$$\begin{cases} x=2 \\ y=0 \end{cases}$$b) $\begin{cases} 4x-5-\left(3x+2y\right)=2x-y \\ 1-3\left(x-y\right)+4x=0 \end{cases}$
Upraszczamy pierwsze równanie:$$4x-5-3x-2y=2x-y$$Redukujemy $x$ po lewej stronie:$$x-2y-5=2x-y$$Przenosimy $2x$ i $-y$ na lewą stronę, a liczbę $-5$ na prawą stronę (zmieniając znaki):$$x-2x-2y+y=5$$$$-x-y=5$$Mnożymy przez $-1$, aby wyznaczyć $x$:$$x+y=-5$$$$x=-5-y$$Upraszczamy drugie równanie:$$1-3x+3y+4x=0$$Redukujemy $x$ i przenosimy $1$ na prawą stronę:$$x+3y=-1$$Teraz stosujemy metodę podstawiania. Podstawiamy $x=-5-y$ do uproszczonego drugiego równania:$$\left(-5-y\right)+3y=-1$$$$-5+2y=-1$$Przenosimy $-5$ na prawą stronę:$$2y=-1+5$$$$2y=4$$Dzielimy przez $2$:$$y=2$$Obliczamy $x$, podstawiając $y=2$ do wzoru $x=-5-y$:$$x=-5-2$$$$x=-7$$Rozwiązaniem jest para liczb:$$\begin{cases} x=-7 \\ y=2 \end{cases}$$c) $\begin{cases} 2x+2y-3\left(x-y\right)=5\left(y+2\right) \\ 2\left(3x-y\right)-5\left(x+y\right)=1-7y \end{cases}$
Upraszczamy pierwsze równanie:$$2x+2y-3x+3y=5y+10$$Redukujemy lewą stronę:$$-x+5y=5y+10$$Przenosimy $5y$ na lewą stronę:$$-x+5y-5y=10$$$$-x=10$$Mnożymy przez $-1$:$$x=-10$$Upraszczamy drugie równanie:$$2\left(3x-y\right)-5\left(x+y\right)=1-7y$$$$6x-2y-5x-5y=1-7y$$Redukujemy lewą stronę:$$x-7y=1-7y$$Przenosimy $-7y$ na lewą stronę:$$x-7y+7y=1$$$$x=1$$Otrzymaliśmy dwa różne wyniki dla tej samej niewiadomej $x$:$$x=-10$$$$x=1$$Podstawiając $x=-10$ do drugiego uproszczonego równania $x=1$, otrzymujemy:$$-10=1$$Jest to zdanie fałszywe (sprzeczność). Układ równań nie posiada rozwiązania. Jest to układ sprzeczny.
Zadanie 3 (2 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania:
a) $\begin{cases} \dfrac{x}{3} + \dfrac{y}{2} = 3 \\ \dfrac{x}{6} + \dfrac{y}{4} = 1\dfrac{1}{2} \end{cases}$
b) $\begin{cases} \dfrac{x}{2} - \dfrac{y}{3} = 1 \\ \dfrac{x}{3} + \dfrac{y}{2} = 5 \end{cases}$
a) Układ nieoznaczony: $y = 6 - \frac{2}{3}x$
b) $\begin{cases} x = 6 \\ y = 6 \end{cases}$
WSKAZÓWKI:
1) W obu układach równań występują ułamki. Aby ułatwić sobie pracę, pomnóż każde z równań przez taką liczbę, która jest wspólnym mianownikiem dla wszystkich ułamków w danym równaniu. Na przykład, jeśli w mianownikach masz liczby $2$ oraz $3$, pomnóż całe równanie przez $6$.
2) W przykładzie a) zwróć uwagę na drugie równanie, w którym występuje liczba mieszana $1\frac{1}{2}$. Zanim zaczniesz mnożyć przez wspólny mianownik, zamień ją na ułamek niewłaściwy $\frac{3}{2}$.
3) Po uproszczeniu równań, wyznacz jedną z niewiadomych ($x$ lub $y$) z dowolnego równania i podstaw ją do drugiego. Jeśli w trakcie obliczeń obie niewiadome się zredukują (znikną) i otrzymasz równość typu $0 = 0$ lub $18 = 18$, oznacza to, że układ ma nieskończenie wiele rozwiązań.
ROZWIĄZANIE:
a) Rozwiązanie układu równań:$$\begin{cases} \frac{x}{3} + \frac{y}{2} = 3 \\ \frac{x}{6} + \frac{y}{4} = 1\frac{1}{2} \end{cases}$$Zaczynamy od przekształcenia pierwszego równania, aby pozbyć się mianowników. Wspólnym mianownikiem dla liczb $3$ oraz $2$ jest liczba $6$. Mnożymy więc całe pierwsze równanie przez $6$:$$6 \cdot \frac{x}{3} + 6 \cdot \frac{y}{2} = 6 \cdot 3$$$$2x + 3y = 18$$Teraz zajmujemy się drugim równaniem. Najpierw zamieniamy liczbę mieszaną $1\frac{1}{2}$ na ułamek niewłaściwy $\frac{3}{2}$:$$\frac{x}{6} + \frac{y}{4} = \frac{3}{2}$$Wspólnym mianownikiem dla liczb $6$, $4$ oraz $2$ jest liczba $12$. Mnożymy całe drugie równanie przez $12$:$$12 \cdot \frac{x}{6} + 12 \cdot \frac{y}{4} = 12 \cdot \frac{3}{2}$$$$2x + 3y = 18$$Zauważamy, że po przekształceniach oba równania są identyczne:$$\begin{cases} 2x + 3y = 18 \\ 2x + 3y = 18 \end{cases}$$Próbujemy wyznaczyć $2x$ z pierwszego równania, przenosząc $3y$ na prawą stronę ze zmianą znaku na przeciwny:$$2x = 18 - 3y$$Podstawiamy to wyrażenie do drugiego równania w miejsce $2x$:$$(18 - 3y) + 3y = 18$$Usuwamy nawias i redukujemy wyrazy podobne. Składniki $-3y$ oraz $+3y$ dają zero:$$18 - 3y + 3y = 18$$$$18 = 18$$Otrzymaliśmy zdanie prawdziwe, które nie zależy od wartości zmiennych. Oznacza to, że układ jest nieoznaczony i posiada nieskończenie wiele rozwiązań. Każda para liczb spełniająca równanie $2x + 3y = 18$ jest rozwiązaniem.
b) Rozwiązanie układu równań:$$\begin{cases} \frac{x}{2} - \frac{y}{3} = 1 \\ \frac{x}{3} + \frac{y}{2} = 5 \end{cases}$$Najpierw pozbywamy się ułamków. W pierwszym równaniu wspólnym mianownikiem dla $2$ i $3$ jest $6$. Mnożymy obie strony przez $6$:$$6 \cdot \frac{x}{2} - 6 \cdot \frac{y}{3} = 6 \cdot 1$$$$3x - 2y = 6$$W drugim równaniu wspólnym mianownikiem dla $3$ i $2$ również jest $6$. Mnożymy obie strony przez $6$:$$6 \cdot \frac{x}{3} + 6 \cdot \frac{y}{2} = 6 \cdot 5$$$$2x + 3y = 30$$Nasz układ wygląda teraz następująco:$$\begin{cases} 3x - 2y = 6 \\ 2x + 3y = 30 \end{cases}$$Z pierwszego równania wyznaczamy niewiadomą $x$. Przenosimy $-2y$ na prawą stronę ze zmianą znaku na $+2y$:$$3x = 6 + 2y$$Dzielimy obie strony przez $3$, aby otrzymać samo $x$:$$x = \frac{6 + 2y}{3}$$Co możemy zapisać jako:$$x = 2 + \frac{2}{3}y$$Podstawiamy wyznaczone $x$ do drugiego równania $2x + 3y = 30$:$$2 \cdot (2 + \frac{2}{3}y) + 3y = 30$$Mnożymy liczbę $2$ przez każdy wyraz w nawiasie: $2 \cdot 2 = 4$ oraz $2 \cdot \frac{2}{3}y = \frac{4}{3}y$:$$4 + \frac{4}{3}y + 3y = 30$$Przenosimy liczbę $4$ na prawą stronę, zmieniając jej znak na $-4$:$$\frac{4}{3}y + 3y = 30 - 4$$Sprowadzamy lewą stronę do wspólnego mianownika, zamieniając $3y$ na $\frac{9}{3}y$:$$\frac{4}{3}y + \frac{9}{3}y = 26$$$$\frac{13}{3}y = 26$$Aby obliczyć $y$, mnożymy obie strony przez odwrotność ułamka $\frac{13}{3}$, czyli przez $\frac{3}{13}$:$$y = 26 \cdot \frac{3}{13}$$Skracamy $26$ oraz $13$ przez $13$, co daje nam $2$ w liczniku:$$y = 2 \cdot 3$$$$y = 6$$Teraz wracamy do wzoru na $x$ i podstawiamy obliczone $y$:$$x = 2 + \frac{2}{3} \cdot 6$$Wykonujemy mnożenie $\frac{2}{3} \cdot 6$, co daje $\frac{12}{3} = 4$:$$x = 2 + 4$$$$x = 6$$Rozwiązaniem układu równań jest para liczb:$$\begin{cases} x = 6 \\ y = 6 \end{cases}$$
Zadanie 4 (2 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania.
a) $
\begin{cases}
(x-2y)(x+3) = x(x-2y+1) \\
2(3x-y) = 4(x+y-1)
\end{cases}
$
b) $
\begin{cases}
2(x-2)(x+2)-(y-1)(2y+3)+2y^2 = 2x^2 + 3 \\
\frac{x+2}{3} = \frac{y}{6} + 1
\end{cases}
$
a) Układ sprzeczny.
b)
$
\begin{cases}
x = -3 \\
y = -8
\end{cases}
$
WSKAZÓWKI:
1) W przykładzie a) w pierwszym równaniu zacznij od wymnożenia nawiasów po lewej stronie (każdy element przez każdy) oraz wymnożenia $x$ przez nawias po prawej stronie. Zauważysz, że wiele wyrazów, takich jak $x^{2}$ oraz $xy$, się zredukuje.
2) W przykładzie a) w drugim równaniu wymnóż liczby przed nawiasami przez ich zawartość, a następnie przenieś niewiadome na jedną stronę, by uzyskać prostą zależność między $x$ a $y$.
3) W przykładzie b) w pierwszym równaniu skorzystaj ze wzoru skróconego mnożenia na różnicę kwadratów: $\left(a-b\right)\left(a+b\right) = a^{2} - b^{2}$ dla wyrażenia $\left(x-2\right)\left(x+2\right)$. Przy wymnażaniu $\left(y-1\right)\left(2y+3\right)$ uważaj na znak minus przed całością.
4) W przykładzie b) w drugim równaniu najwygodniej będzie pozbyć się ułamków poprzez pomnożenie całego równania przez wspólny mianownik dla $3$ i $6$, czyli przez liczbę $6$.
5) Pamiętaj, że jeśli po podstawieniu otrzymasz równanie sprzeczne, czyli np. $0 = -4$, oznacza to, że układ nie ma rozwiązań (linie są równoległe i nigdy się nie przecinają).
ROZWIĄZANIE:
a) Obliczanie układu pierwszego.
Najpierw upraszczamy pierwsze równanie:$$(x-2y)(x+3) = x(x-2y+1)$$Mnożymy nawiasy po lewej stronie:$$x^{2} + 3x - 2xy - 6y = x^{2} - 2xy + x$$Przenosimy wszystkie wyrazy na lewą stronę, aby zredukować wyrazy podobne:$$x^{2} - x^{2} + 3x - x - 2xy + 2xy - 6y = 0$$Po redukcji otrzymujemy:$$2x - 6y = 0$$Dzielimy przez $2$, aby wyznaczyć $x$:$$x - 3y = 0 \Rightarrow x = 3y$$Teraz upraszczamy drugie równanie:$$2(3x-y) = 4(x+y-1)$$$$6x - 2y = 4x + 4y - 4$$Przenosimy niewiadome na lewą stronę:$$6x - 4x - 2y - 4y = -4$$$$2x - 6y = -4$$Podstawiamy wyznaczone $x = 3y$ do tego równania:$$2(3y) - 6y = -4$$$$6y - 6y = -4$$$$0 = -4$$Równanie jest sprzeczne, zatem układ nie posiada rozwiązań.
b) Obliczanie układu drugiego.
Upraszczamy pierwsze równanie, korzystając ze wzorów skróconego mnożenia:$$2(x-2)(x+2)-(y-1)(2y+3)+2y^2 = 2x^2 + 3$$$$2(x^2 - 4) - (2y^2 + 3y - 2y - 3) + 2y^2 = 2x^2 + 3$$$$2x^2 - 8 - 2y^2 - y + 3 + 2y^2 = 2x^2 + 3$$Redukujemy wyrazy podobne:$$-y - 5 = 3$$Przenosimy $-5$ na drugą stronę ze zmianą znaku:$$-y = 3 + 5$$$$-y = 8 \Rightarrow y = -8$$Teraz zajmujemy się drugim równaniem, mnożąc je przez $6$:$$\frac{x+2}{3} = \frac{y}{6} + 1$$$$2(x+2) = y + 6$$$$2x + 4 = y + 6$$Podstawiamy wyliczone $y = -8$ do powyższego równania:$$2x + 4 = -8 + 6$$$$2x + 4 = -2$$Przenosimy $4$ na drugą stronę:$$2x = -2 - 4$$$$2x = -6$$Dzielimy przez $2$:$$x = -3$$Rozwiązaniem jest para:$$\begin{cases} x = -3 \\ y = -8 \end{cases}$$
Zadanie 5 (3 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania:
a) $\begin{cases} 3\left(x-y\right)-6=-3y \\ x-\left(y+2\right)^2=5-\left(y-2\right)^2 \end{cases}$
b) $\begin{cases} \left(x+2\right)\left(y-1\right)-\left(x-1\right)\left(y+2\right)=3 \\ \left(x+y\right)^2+y-1=x\left(x+y\right)+y\left(x+y\right)+x \end{cases}$
c) $\begin{cases} 6x=\left(3y-2\right)\left(-2-3y\right)+\left(3y+1\right)^2-3 \\ \left(2y-3\right)^2-\left(2y-x\right)\left(2y+x\right)=x\left(x-4\right) \end{cases}$
a) $\begin{cases} x=2 \\ y=-\frac{3}{8} \end{cases}$
b) $y=x+1$
c) $\begin{cases} x=\frac{3}{4} \\ y=1 \end{cases}$
WSKAZÓWKI:
1) W przykładzie a) w pierwszym równaniu wymnóż liczbę przez nawias, a w drugim zastosuj wzory skróconego mnożenia na kwadrat sumy $\left(a+b\right)^{2} = a^{2} + 2ab + b^{2}$ oraz kwadrat różnicy $\left(a-b\right)^{2} = a^{2} - 2ab + b^{2}$. Pamiętaj, że minus przed nawiasem zmienia znaki wszystkich wyrazów wewnątrz.
2) W przykładzie b) w pierwszym równaniu wykonaj mnożenie każdego wyrazu z pierwszego nawiasu przez każdy wyraz z drugiego nawiasu. W drugim równaniu zauważ, że wyrażenie $x\left(x+y\right) + y\left(x+y\right)$ można zapisać jako $\left(x+y\right)\left(x+y\right)$, czyli $\left(x+y\right)^{2}$. To znacznie uprości obliczenia.
3) W przykładzie c) w pierwszym równaniu zauważ, że $\left(3y-2\right)\left(-2-3y\right)$ to inaczej $-\left(3y-2\right)\left(3y+2\right)$, co pozwala na użycie wzoru na różnicę kwadratów $\left(a-b\right)\left(a+b\right) = a^{2} - b^{2}$. W drugim równaniu również skorzystaj z tego wzoru dla wyrażenia $\left(2y-x\right)\left(2y+x\right)$.
ROZWIĄZANIE:
a) Rozwiązanie układu:$$\begin{cases} 3\left(x-y\right)-6=-3y \\ x-\left(y+2\right)^2=5-\left(y-2\right)^2 \end{cases}$$Zaczynamy od uproszczenia pierwszego równania. Mnożymy liczbę $3$ przez wyrazy w nawiasie ($3 \cdot x$ oraz $3 \cdot \left(-y\right)$):$$3x - 3y - 6 = -3y$$Dodajemy $3y$ do obu stron równania, aby zgrupować niewiadome. Zauważamy, że $-3y$ po obu stronach się skróci (wynik to $0$):$$3x - 6 = 0$$Przenosimy liczbę $-6$ na prawą stronę, zmieniając znak na przeciwny:$$3x = 6$$Dzielimy obie strony przez $3$, aby otrzymać wartość $x$:$$x = \frac{6}{3}$$$$x = 2$$Teraz zajmiemy się drugim równaniem, stosując wzory skróconego mnożenia dla $\left(y+2\right)^{2}$ oraz $\left(y-2\right)^{2}$:$$x - \left(y^{2} + 4y + 4\right) = 5 - \left(y^{2} - 4y + 4\right)$$Zmieniamy znaki w nawiasach ze względu na stojące przed nimi minusy:$$x - y^{2} - 4y - 4 = 5 - y^{2} + 4y - 4$$Podstawiamy wyliczoną wcześniej wartość $x = 2$ do tego równania:$$2 - y^{2} - 4y - 4 = 5 - y^{2} + 4y - 4$$Upraszczamy obie strony. Po lewej $2 - 4 = -2$, po prawej $5 - 4 = 1$:$$-y^{2} - 4y - 2 = -y^{2} + 4y + 1$$Dodajemy $y^{2}$ do obu stron, co spowoduje ich redukcję:$$-4y - 2 = 4y + 1$$Przenosimy $4y$ z prawej strony na lewą (ze zmianą znaku na $-4y$) oraz $-2$ z lewej na prawą (ze zmianą znaku na $+2$):$$-4y - 4y = 1 + 2$$$$-8y = 3$$Dzielimy obie strony przez $-8$:$$y = -\frac{3}{8}$$Rozwiązanie to:$$\begin{cases} x = 2 \\ y = -\frac{3}{8} \end{cases}$$b) Rozwiązanie układu:$$\begin{cases} \left(x+2\right)\left(y-1\right)-\left(x-1\right)\left(y+2\right)=3 \\ \left(x+y\right)^2+y-1=x\left(x+y\right)+y\left(x+y\right)+x \end{cases}$$Upraszczamy pierwsze równanie poprzez mnożenie nawiasów:$$\left(xy - x + 2y - 2\right) - \left(xy + 2x - y - 2\right) = 3$$Opuszczamy nawiasy, pamiętając o zmianie znaków w drugim nawiasie:$$xy - x + 2y - 2 - xy - 2x + y + 2 = 3$$Redukujemy wyrazy podobne. $xy - xy = 0$ oraz $-2 + 2 = 0$. Zostaje:$$-3x + 3y = 3$$Dzielimy całe równanie przez $3$:$$-x + y = 1$$Wyznaczamy $y$, przenosząc $-x$ na prawą stronę:$$y = x + 1$$Teraz upraszczamy drugie równanie. Zauważamy, że po prawej stronie możemy wyłączyć $\left(x+y\right)$ przed nawias:$$\left(x+y\right)^{2} + y - 1 = \left(x+y\right)\left(x+y\right) + x$$$$\left(x+y\right)^{2} + y - 1 = \left(x+y\right)^{2} + x$$Odejmujemy $\left(x+y\right)^{2}$ od obu stron równania:$$y - 1 = x$$Podstawiamy nasze wyznaczone $y = x + 1$ do tego równania:$$\left(x + 1\right) - 1 = x$$$$x = x$$$$0 = 0$$Otrzymaliśmy tożsamość, co oznacza, że każde $x$ i $y$ spełniające warunek $y = x + 1$ są rozwiązaniem. Jest to układ nieoznaczony (nieskończenie wiele rozwiązań).
c) Rozwiązanie układu:$$\begin{cases} 6x=\left(3y-2\right)\left(-2-3y\right)+\left(3y+1\right)^2-3 \\ \left(2y-3\right)^2-\left(2y-x\right)\left(2y+x\right)=x\left(x-4\right) \end{cases}$$Upraszczamy pierwsze równanie. Wyrażenie $\left(3y-2\right)\left(-2-3y\right)$ zapisujemy jako $-\left(3y-2\right)\left(3y+2\right)$:$$6x = -\left(9y^{2} - 4\right) + \left(9y^{2} + 6y + 1\right) - 3$$Zdejmujemy nawiasy:$$6x = -9y^{2} + 4 + 9y^{2} + 6y + 1 - 3$$Redukujemy $y^{2}$ i sumujemy liczby $4 + 1 - 3 = 2$:$$6x = 6y + 2$$Dzielimy przez $2$:$$3x = 3y + 1$$Wyznaczamy $x$:$$x = \frac{3y + 1}{3} = y + \frac{1}{3}$$Upraszczamy drugie równanie:$$\left(4y^{2} - 12y + 9\right) - \left(4y^{2} - x^{2}\right) = x^{2} - 4x$$$$4y^{2} - 12y + 9 - 4y^{2} + x^{2} = x^{2} - 4x$$Redukujemy $4y^{2}$ oraz $x^{2}$ po obu stronach:$$-12y + 9 = -4x$$Podstawiamy $x = y + \frac{1}{3}$:$$-12y + 9 = -4 \cdot \left(y + \frac{1}{3}\right)$$$$-12y + 9 = -4y - \frac{4}{3}$$Przenosimy niewiadome na lewo, liczby na prawo:$$-12y + 4y = -\frac{4}{3} - 9$$$$-8y = -\frac{4}{3} - \frac{27}{3}$$$$-8y = -\frac{31}{3}$$Dzielimy przez $-8$ (mnożymy przez $-\frac{1}{8}$):$$y = \frac{31}{24}$$Obliczamy $x$ podstawiając $y$ do $x = y + \frac{1}{3}$:$$x = \frac{31}{24} + \frac{8}{24} = \frac{39}{24}$$Skracamy przez $3$:$$x = \frac{13}{8}$$Rozwiązanie to:$$\begin{cases} x = \frac{13}{8} \\ y = \frac{31}{24} \end{cases}$$
Grupa B
Zadanie 1 (3 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania:
a) $\begin{cases} 4x + y = 10 \\ 3x + 2y = 10 \end{cases}$
b) $\begin{cases} x = 2y + 5 \\ 3x - 6y = 15 \end{cases}$
c) $\begin{cases} 0{,}2x + 0{,}2y = 0{,}4 \\ 0{,}6x + 0{,}6y = 1{,}2 \end{cases}$
a) $\begin{cases} x = 2 \\ y = 2 \end{cases}$
b) Nieskończenie wiele rozwiązań.
c) Nieskończenie wiele rozwiązań.
Zadanie 2 (3 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania.
a) $\begin{cases} 5\left(x+y\right)-\left(2x-y\right)=3y+3x \\ 2\left(x+2y\right)+3\left(2x-y\right)=15 \end{cases}$
b) $\begin{cases} 2x-10-\left(x+3y\right)=x-y \\ 5-4\left(x-y\right)+5x=0 \end{cases}$
c) $\begin{cases} 3x+y-2\left(2x-y\right)=3\left(y-1\right) \\ 4\left(x-2y\right)-3\left(x-3y\right)=x+y-5 \end{cases}$
a) $x = \frac{15}{8}, y = 0$
b) $x = 15, y = -5$
c) Układ sprzeczny (brak rozwiązań).
Zadanie 3 (2 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania:
a) $\begin{cases} \frac{x}{4} + \frac{y}{2} = 2.5 \\ \frac{x}{2} - \frac{y}{3} = 1 \end{cases}$
b) $\begin{cases} \frac{x+y}{2} = 3 \\ \frac{x-y}{3} = 1 \end{cases}$
a) $\begin{cases} x = 4 \\ y = 3 \end{cases}$
b) $\begin{cases} x = 4.5 \\ y = 1.5 \end{cases}$
Zadanie 4 (2 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania.
a) $
\begin{cases}
(x+y)(x-1) = x(x+y-2) \\
5x - 2y = 1
\end{cases}
$
b) $
\begin{cases}
(x+2)^2 - x^2 + (y-3)(y+3) - y^2 = 7 \\
\frac{2x-1}{5} = \frac{y+2}{10}
\end{cases}
$
a)
$
\begin{cases}
x = \frac{1}{3} \\
y = \frac{1}{3}
\end{cases}
$
b)
$
\begin{cases}
x = 3 \\
y = 8
\end{cases}
$
Zadanie 5 (3 pkt)
Rozwiąż dany układ równań metodą podstawiania:
a) $\begin{cases} 4\left(x+y\right)-8=4x \\ x+\left(y-3\right)^2=1+\left(y+3\right)^2 \end{cases}$
b) $\begin{cases} \left(x+3\right)\left(y+1\right)-\left(x+1\right)\left(y+3\right)=4 \\ \left(x-y\right)^2+2x+4=\left(x-y\right)^2+2y \end{cases}$
c) $\begin{cases} 2x=\left(y-4\right)\left(-4-y\right)+\left(y+2\right)^2-10 \\ \left(2x-1\right)^2-\left(2x-y\right)\left(2x+y\right)=y\left(y-6\right) \end{cases}$
a) $\begin{cases} x=25 \\ y=2 \end{cases}$
b) Układ nieoznaczony $y=x+2$
c) $\begin{cases} x=-14 \\ y=-9.5 \end{cases}$
