1. I SISTEMI DI
PRIMO GRADO
TEORIATEORIA
METODI DI RISOLUZIONEMETODI DI RISOLUZIONE
RISOLUZIONE DEI PROBLEMIRISOLUZIONE DEI PROBLEMI
MAPPAMAPPA
2. I SISTEMI
TEORIA
METODI DI RISOLUZIONE
RISOLUZIONE DEI PROBLEMI
EQUAZIONI COME
FUNZIONI
EQUAZIONI IN
GEOMETRIA
ANALITICA
INSIEME DELLE
SOLUZIONI
Sistema determinato
Sistema indeterminato
Sistema impossibile
Confronto
Sostituzione
Riduzione
Cramer
STRUTTURA
Esempio
geometrico
Schema
Esempio
algebrico
MAPPA
3. TEORIA
Un equazione in due incognite (x e y) come
2x-y=3 è una proposizione aperta verificata
da un’infinità di coppie: S={(4,5),(1,-1),…}
4. Un sistema di equazioni
DEFINIZIONE
Un sistema di equazioni è un insieme di due o
più equazioni, considerate contemporaneamente.
L’insieme delle soluzioni di un sistema è
l’intersezione degli insiemi delle soluzioni
delle equazioni che lo compongono.
Risolvere un sistema di equazioni vuol dire perciò
trovare tutte le soluzioni che verificano tutte le equazioni
che formano il sistema:
Dobbiamo trovare quei valori di x e y che sono soluzioni
di tutte le equazioni
5. In questa unità didattica
consideriamo sistemi in cui tutte
le equazioni sono di primo
grado, tali sistemi sono detti
sistemi lineari
6. INSIEME DELLE SOLUZIONIMETODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
Un sistema è un insieme di equazioni, tutte nelle
stesse incognite, che devono essere verificate
contemporaneamente.
L’insieme delle soluzioni di un sistema è quindi
costituito dall’intersezione degli insiemi soluzione di
ciascuna equazione.
A seconda
del suo
insieme
soluzione un
sistema può
essere:
=+
=+
''' cybxa
cbyax
TEORIA
7. Un sistema può essere:
COMPATIBILE INCOMPATIBILE
Determinato Indeterminato Impossibile
Ammette 1
sola
soluzione
Ammette
infinite
soluzioni
Non
ammette
soluzioni
8. OPPURE POSSIAMO DIRE CHE
UN SISTEMA E’:
Possibile se ammette soluzione (le
sue equazioni sono compatibili)
Impossibile se non ammette
soluzione (le sue equazioni sono
incompatibili)
9. Un sistema possibile si dice:
Determinato se ammette una
sola soluzione;
Indeterminato se ammette
infinite soluzioni.
10. Interpretazione grafica di un sistema lineare di due
equazioni in due incognite
Poiché ogni equazione lineare del sistema
rappresenta graficamente una retta nel piano,
risolvere graficamente un sistema significa
trovare il punto di intersezione tra le due rette
che rappresentano le equazioni date
Non è sempre possibile determinare graficamente la
soluzione di un sistema di due equazioni di primo grado in
due incognite. Possono esserci, infatti, imprecisioni nel
disegno, oppure le coordinate del punto di intersezione
potrebbero non essere individuabili esattamente.
11. In generale si possono presentare tre diversi casi.
Due rette nel piano possono, infatti, avere tre reciproche
posizioni:
•Rette incidenti => un punto in comune;
•Rette parallele distinte => nessun punto in comune;
•Rette parallele coincidenti => infiniti punti in comune.
Corrispondentemente, poiché ogni equazione di primo
grado in due incognite è rappresentata da una retta , un
sistema di due equazioni di questo tipo può avere:
•Una soluzione (x ; y);
•Nessuna soluzione; il sistema è impossibile;
•Infinite soluzioni; il sistema è indeterminato
12. Rette incidenti
1 punto in
comune
Il sistema ha
Una sola soluzione
(x ; y)
Un sistema con un numero finito e non nullo di soluzioni è
anche detto sistema determinato. Un sistema lineare con
una sola soluzione è quindi determinato.
Non si deve confondere il caso di sistema non determinato
con quello di sistema indeterminato.
Un sistema non determinato può essere indeterminato o
impossibile.
15. METODI DI RISOLUZIONE
Elenco dei metodi di risoluzione:
•Metodo del confronto
•Metodo di sostituzione
•Metodo di riduzione
•Metodo di Cramer
16. sostituzione
1)Ricavare un’ incognita da una delle due equazioni
2)Sostituire l’espressione trovata per
l’incognita nell’altra equazione; si ottiene
una equazione in una sola incognita
3)Risolvere l’equazione in una sola incognita
4)Sostituire la soluzione dell’equazione trovata
nell’espressione dell’incognita ancora da determinare;
si ricava così la seconda incognita
esempio
17. Metodo di sostituzione
11010
012912
=→=
=−−−
yy
yy
+=−+=−+=
=
1343)1(4
1
x
y
Analizziamo il sistema:
Esplicitiamo ora una
delle due equazioni
rispetto a una delle due
variabili, x ad esempio:
−=
=−−
34
0123
yx
yx
=+−
=−−
034
0123
yx
yx
Scrivendo nell’altra equazione al posto di x l’espressione
prima calcolata, svolgeremo l’equazione in y.
( ) 012343 =−−− yy Una volta calcolato il valore di y
sostituiremo di nuovo il suddetto
valore nell’equazione esplicitata
in x.
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
TEORIA
+=
+=
1
1
x
y
18. Metodo di sostituzione – esempio N. 2
−=−
+−=
=−+−
+−=
=−+−
+−=
=−
=+
58
32
1464
32
14)32(2
32
142
32
x
xy
xx
xy
xx
xy
xy
xy
=
=
=
+−=+−=
=
+−=
8
5
4
7
8
5
3
4
5
3
8
5
*2
8
5
32
x
y
x
y
x
xy
22. Confronto
esempio
Per risolvere un sistema col metodo del
confronto occorre ricavare la stessa variabile da
entrambe le equazioni, confrontare le due
espressioni, e risolvere l’equazione che si
ottiene, come capirai meglio seguendo l’esempio
24. Spiegheremo ancora il metodo del confronto con un esempio.
Analizziamo il sistema:
=−−
=−+
0142
02
yx
yx Esplicitiamo ora le due
equazioni rispetto a una
delle due variabili, x
ad esempio:
+=
−=
142
2
yx
yx
L’incognita x anche se espressa in modi diversi ha lo stesso
valore e potremo quindi scrivere:
1422 +=− yy
e risolverla come un’ equazione in una incognita. Il valore di
y trovato verrà sostituito in una delle due equazioni. Basterà
una semplice operazione per trovare poi il valore di x.
Metodo del confronto
123 −=y 4−=y
−=
+=
4
42
y
x
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
TEORIA
−=
+=
4
6
y
x
25.
26. Riduzione
esempio
Il metodo di riduzione è anche detto metodo di sottrazione e
addizione, perché richiede di sommare (o sottrarre) membro
a membro le due equazioni.
Moltiplico entrambe le equazioni per fattori non nulli, ottenuti dalla
divisione del m.c.m. con i rispettivi coefficienti dell’incognita
considerata, in modo che i coefficienti di tale variabili risultino
opposti (cioè se le incognite hanno coefficienti discordi i fattori
moltiplicativi saranno positivi se invece i coefficienti sono concordi
i fattori moltiplicativi saranno discordi).
Avendo i coefficienti opposti, sommare membro a membro; si ottiene
così una equazione in una sola incognita.
Risolvere l’equazione in una sola incognita.
Sostituire il valore dell’incognita trovato nell’altra equazione, oppure
risolvere l’altra procedendo con una nuova riduzione con lo stesso
procedimento
Dopo aver ordinato con lo stesso criterio entrambe le equazioni considero
una delle incognite e calcolo il m.c.m. tra i coefficienti delle stesse.
27. Metodo di riduzione – esempio N.1
Sommo membro a membro
L’equazione ottenuta dalla somma
contiene solo x e può essere
sostituita ad una qualsiasi (per
esempio alla seconda) delle due
equazioni
Considero i coefficienti della y il
m.c.m. è 2 ; 2:1=2 Moltiplico per 2
la prima equazione. 2:2=1
moltiplico per -1 la seconda ( meno
perché sono concordi)
=
=+
=
=+
−=+−
=+
=−
=+
8
5
32
58
32
142
642
142
32
x
xy
x
xy
xy
xy
xy
xy
28. Ricavo x, poi riparto col testo:
questa volta considero i
coefficienti della x il m.c.m. è 4;
4:2=2 moltiplico per 2 la prima
equazione,:4=1 moltiplico per 1
la seconda (non cambio il segno
perché i coefficienti della x sono
discordi ): per poi ricavare y
sommo membro a membro
=
=
=
=−
=+
8
5
4
7
................
74
142
642
x
y
y
xy
xy
29. Metodo di riduzione
−=
−=
2
11
1
x
y
esempio N. 2 :
=−+−
=+−
0742
0652
yx
yx
In questo sistema l’incognita x presenta coefficienti opposti
nelle due equazioni, per cui sommandole membro a membro
si riducono ad un’equazione in y.
Moltiplicando per -5 l’equazione in y (per ottenere il
monomio +5y, opposto a quello dell’altra equazione)
applicheremo lo stesso metodo e avremo un’equazione in x.
01
0742
0652
=−−
+
=−+−
=+−+
y
yx
yx
Risolvendo le due
semplici equazioni
ottenute avremo i valori
delle incognite in questo
sistema.
0112
055
0652
=+
+
=+
=+−+
x
y
yx
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
TEORIA
=+
=−−
0112
01
x
y
30.
=−
=+
1815
912
yx
yx
Procedo cercando di
eliminare la x: il m.c.m. tra
12 e 15 è 60, perciò
moltiplico nel modo
seguente:
4
5
−
=−
=+
1815
912
yx
yx
−=+−
=+
72460
45560
yx
yx
279 −=y
3−=y
---------------------------
da cui
esempio N. 3
31.
=−
=+
1815
912
yx
yx per eliminare la y non sono
necessarie altre operazioni
=−
=+
1815
912
yx
yx
-------------------------------
2727 =x
1=x
DA CUI Risultato:
−=
=
3
1
y
x
32.
33. Metodo di CramerPremessa In matematica si definisce determinante di una matrice (leggi: tabella)
di 2 righe e 2 colonne la differenza tra il prodotto dei termini della diagonale
principale e il prodotto dei termini della diagonale secondaria.
Consideriamo un generico sistema lineare in 2 incognite (ordinato come nello
schema):
Se lo risolvessimo in funzione dei coefficienti letterali, otterremmo:
Ossia:
dove: = determinante dei coefficienti del sistema
(cioè: 1 riga= coeff. 1 equazione, 2 riga = coeff. seconda
equazione)
x e y = determinanti ottenuti da quello dei coefficienti,
sostituendo rispettivamente la colonna dei coefficienti di x e
di y con quella dei termini noti.
111
=+
=+
cybxa
cbyax
baab
caac
y
baab
bccb
x
11
11
11
11 ;
−
−
=
−
−
=
∆
∆
=
∆
∆
=
y
x
y
x
Clicca qui se vuoi vedere un esempio risolto
∆
∆
∆
∆
34.
=+
=+
''' cybxa
cbyax
y∆
'a
a
y =∆
il cui valore si
calcola così
Scriviamo ora i coefficienti di x e y in una
schema detto matrice e ricaviamo
=
''b
b
a
a
∆
'a
a
=∆ ''
'
baab
b
b
−= (La linea indica la moltiplicazione)
Poi cerchiamo il sostituendo nella matrice i coefficienti di x
(quelli della prima colonna a a’) con i termini noti dell’equazione (cioè c e
c’):
x∆
'c
c
x =∆ ''
'
bccb
b
b
−=
Ora per faremo la stessa cosa sostituendo in coefficienti di y (seconda
colonna b b’) con i termini noti (c c’) e lasciando quelli di x nella prima colonna:
''
'
caac
c
c
−=
Avremo
quindi:
∆
∆
=
∆
∆
=
y
x
y
x
∆
x∆
=
''b
b
c
c il cui valore si
calcola così
∆
∆
y∆
=
''c
c
a
a il cui
valore si
calcola così
37. Esempio:
5x + y = 2
2x – y = -1
Si calcola il determinante
della matrice dei
coefficienti:
Δ=
5 1
2 -1
= -7 # 0
Si calcola Δx e Δy ottenuti
sostituendo nel determinante D
i termini noti rispettivamente
nella prima e nella seconda
colonna.Δx = 2 1
-1 -1
= -1
Δy = 5 2
2 -1
= -9
Le soluzioni del sistema sono:
x= Δx /Δ = 1/7
y= Δy /Δ =9/7
38. Metodo di Cramer
Questo non è un modo di risoluzione dei problemi ma un modo
schematico di rappresentare le soluzioni. Questo metodo utilizza il
principio di riduzione, ma per capirlo analizziamo l’esempio:
=+
=+
''' cybxa
cbyax
Applichiamo quindi il metodo di riduzione; se vogliamo eliminare x
moltiplichiamo la prima equazione per a’ e la seconda per a.
Otterremo il sistema:
=+
=+
'''
'''
acyabxaa
cabyaaxa
Utilizzando il metodo di riduzione avremo l’equazione:
( ) '''' caacybaab −=⋅− continua…
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
39. continua…
Ripetiamo l’operazione per eliminare y trovando la seconda
equazione:
( ) '''' caacxbaab −=⋅−
Potremo quindi riscrivere il sistema nel seguente modo:
( )
( )
−=⋅−
−=⋅−
''''
''''
caacybaab
bccbxbaab
e quindi
−
−
=
−
−
=
''
''
''
''
baab
caac
y
baab
bccb
x
Scriviamo ora i coefficienti di x e y in una schema detto matrice:
''b
b
a
a E con questo
ricaviamo il :
∆
'a
a
=∆ ''
'
baab
b
b
−=
(La linea indica la moltiplicazione)
Poi cerchiamo il sostituendo nella matrice i coefficienti di x
(quelli della prima colonna) con i termini noti dell’equazione:
x∆
'c
c
x =∆ ''
'
bccb
b
b
−=
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
40. Ora per faremo la stessa cosa sostituendo però ai coefficienti
di y (seconda colonna) con i termini noti e lasciando quelli di x
nella prima colonna:
y∆
'a
a
y =∆ ''
'
caac
c
c
−=
Avremo quindi:
∆
∆
=
∆
∆
=
y
x
y
x
Bisognerà poi discutere sul valore del
per poter dar la soluzione.
∆
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
41. Schema
'' b
b
a
a
≠
0≠∆
''' c
c
b
b
a
a
≠=
000 =∆∧=∆∧=∆ yx
DETERMINATO IMPOSSIBILE INDETERMINATO
Rette
incidenti Rette parallele
Rette
coincidenti
( )000 ≠∆∨≠∆∧=∆ yx
''' c
c
b
b
a
a
==
(Cliccando su una delle tre possibilità la si può
visualizzare graficamente)
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
42. Sistema di 3 equazioni a tre incognite:
metodo di sostituzione esempio 1
x + y + z = 6
2x + y - z = 1
2x - 3y + z = -1
Scelgo di ricavare la z dalla prima
equazione e sostituisco nella seconda e
nella terza (al posto di z)
z = 6 - x - y
2x + y - (6 - x - y) = 1
2x - 3y + 6 - x - y = -1
z = 6 - x - y
2x + y - 6 + x + y = 1
2x - 3y + 6 - x - y = -1
z = 6 - x - y
3x + 2y = 7
x - 4y = -7
z = 6 - x - y
3x + 2y = 7
x = 4y -7
ora ricavo la x
dalla terza
equazione
43. z = 4 – 1=3
y = 2
x = 1
sostituisco il
valore della x
trovato nella
seconda
equazione
z = 6 - x - y
12y - 21 + 2y = 7
x = 4y -7
z = 6 - x - y
14y = 21 + 7
x = 4y -7
z = 6 - x - y
14y = 28
x = 4y -7
z = 6 - x - y
y = 2
x = 4y -7
z = 6 - x - 2
y = 2
x = 4(2) -7
z = 4 - x
y = 2
x = 8 -7=1
z = 3
y = 2
x = 1
z = 6 - x - y
3(4y - 7) + 2y = 7
x = 4y -7
sostituisco ad y il valore trovato
45. ricavo z nella terza
equazione
=
−=
+−−=
5
3
3102
z
zx
zxy Ottenuto il valore di una
incognita lo sostituiamo
nella seconda equazione
nella quale l’altra incognita
era stata messa in evidenza
e poi risaliamo
fino alla prima equazione,
ottenendo le tre soluzioni,
ossia i valori delle tre
incognite x, y, z.
=
=−=−=
+−−=
5
2253
3102
z
zx
zxy
=
=
+−−=⋅+−⋅−=
5
2
15104531022
z
x
y
=
=
=
5
2
1
z
x
y
46. Metodo di Cramer/Sarrus per i sistemi
lineari di 3 equazioni e 3 incognite del tipo
=++
=++
=++
''''''''
''''
dzcybxa
dzcybxa
dczbyax
Risolvere un sistema significa determinare
una terna di valori (x1 ,y1 ,z1) che verifichi
ogni equazione
48. Regola di Cramer
Dato un sistema di 3 equazioni in
3 incognite, se il sistema
ammette una sola (terna)
soluzione che si ottiene da:
0≠∆
∆
∆
=
∆
∆
=
∆
∆
= zyx
zyx ,,
49. Regola di Sarrus per il calcolo del determinante 3x3:si
copiano di fianco alle tre colonne iniziali le prime due
e si effettuano le somme dei prodotti
1. dei numeri presenti nella diagonale principale e delle
sue parallele
2. dei numeri presenti nella diagonale secondaria e
delle sue parallele (con i risultati cambiati di segno)
==∆
''
'
''
'
''''''
'''
b
b
b
a
a
a
cba
cba
cba
62. '' b
b
a
a
≠
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
capire (senza risolverlo) se questo
risulterà un sistema determinato è
semplicissimo, basta controllare se si
verifica la condizione a fianco
TEORIA
=+
=+
''' cybxa
cbyax
Dato un sistema scritto nel seguente modo
63. ''' c
c
b
b
a
a
≠=
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
TEORIA
Dato un sistema scritto nel seguente modo
=+
=+
''' cybxa
cbyax
capire (senza risolverlo) se questo
risulterà un sistema impossibile è
semplicissimo, basta controllare se si
verifica la condizione a fianco
64. ''' c
c
b
b
a
a
==
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
TEORIA
Dato un sistema scritto nel seguente modo
=+
=+
''' cybxa
cbyax
capire (senza risolverlo) se questo
risulterà un sistema indeterminato è
semplicissimo, basta controllare se si
verifica la condizione a fianco
65. Metodo grafico
Consiste nel rappresentare nel piano cartesiano le due equazioni
che formano il sistema. Si ottengono:
- due rette incidenti se il sistema è determinato;
le coordinate del loro punto di intersezione sono le
soluzioni del sistema;
- due rette parallele se il sistema è impossibile (infatti, se
le rette non hanno intersezione non si ha soluzione)
- due rette coincidenti se il sistema è indeterminato (cioè
è praticamente composto da due equazioni identiche)
Clicca qui se vuoi vedere un esempio risolto
66. Metodo grafico - esempio
=−
=+
1
42
yx
xy
Anzitutto occorre esplicitare y
in entrambe le equazioni:
−=
+−=
1
2
2
xy
x
y
x y1 y2
0 2 -1
2 1 1
4 0 3
soluzione grafica del sistema
-2
-1
0
1
2
3
4
0 2 4 6
x
y
Costruiamo poi una tabella con alcuni valori di x e
y corrispondenti nelle due equazioni:
La soluzione del sistema
è: x=2; y=1
67.
68. RISOLUZIONE DI PROBLEMI
Le equazioni sono usate per risolvere alcuni problemi:
Metodo per la risoluzione
Esempio in geometria
Esempio pratico
69. Metodo per la risoluzione
1.1.
2.2.
3.3.
Determinare l’obiettivoobiettivo del problema
Individuare i datidati e trovare le eventuali relazionirelazioni fra essi
Scegliere le incogniteincognite opportune e determinarne il
dominio
Elaborare e risolvere il sistemasistema
ControllareControllare che i dati ottenuti corrispondano all’obiettivo
del problema
4.4.
5.5.
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
70. Esempio geometrico
TESTO: Un trapezio isoscele ha perimetro 32a.
Ciascuno dei lati obliqui è 5/6 della somma delle basi; la
differenza fra il doppio della base maggiore e la base
minore è 12a. Calcola le misure dei lati del trapezio.
DISEGNO:
A
CD
B
OBIETTIVO: misure dei lati .,, DCABAD
DATI E RELAZIONI:
e visto che il trapezio è isoscele:
2 12AB DC a− =
( )DCAB
DCABa
+=
−−
6
5
2
32
continua…
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
71. METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
AB x
DC y
=
=
( )
=−
+=
−−
aDCAB
DCAB
DCABa
122
6
5
2
32
INCOGNITE:
SISTEMA:
Risolvendo il sistema troviamo:
CONTROLLO:
SOLUZIONE:
ay
ax
4
8
=
=
a
aaa
ADap
aDCaAB
10
2
8432
32
48
=
−−
=⇒=
=∧=
aDC
aAB
4
8
=
=
aAD 10=
( )
=−
+=
−−
ayx
yx
yxa
122
6
5
2
32
⇒
ASPETTO
TEORICO
72. Esempio algebricoEsempio algebrico
In un numero di 3 cifre la prima supera di 3 la metà della seconda;
quest’ultima è il doppio della terza, che, a sua volta, supera di 5 la
differenza fra le prime due. Qual è il numero?
OBIETTIVO: numero x
DATI E RELAZIONI: prima cifra=metà della seconda+3
seconda cifra= 2 volte la terza
terza cifra=prima-seconda+5
INCOGNITE: seconda cifra=x
1
2
3 5
1
2
8
x x x
x
+ − + =
=
SISTEMA
METODI DI
RISOLUZIONE
RISOLUZIONE
DI PROBLEMI
MAPPA
ASPETTO
TEORICO
CONTROLLO: prima cifra= 8:2+3=7
seconda cifra=8
terza cifra=7-8+5=4
SOLUZIONE: il numero è 784