解決{l}{y=2x+1}{x+y=4} |Microsoft數學求解器

$$\left\{ \begin{array} { l } { y = 2 x + 1 } \\ { x + y = 4 } \end{array} \right.$$

解 y、x

$$x=1$$

$$y=3$$

使用代換的步驟

考慮第一個方程式。 從兩邊減去 2x。

$$y-2x=1$$

使用代換法來解一對方程式的方法: 首先解出其中一個方程式的一個變數。然後使用結果取代另一個方程式中的該變數。

$$y-2x=1,y+x=4$$

選擇其中一個方程式並使用下列方式解出 y: 將 y 單獨置於等號的左邊。

$$y-2x=1$$

將 2x 加到方程式的兩邊。

$$y=2x+1$$

在另一個方程式 y+x=4 中以 2x+1 代入 y在方程式。

$$2x+1+x=4$$

將 2x 加到 x。

$$3x+1=4$$

從方程式兩邊減去 1。

$$3x=3$$

將兩邊同時除以 3。

$$x=1$$

在 y=2x+1 中以 1 代入 x。因為產生的方程式包含只有一個變數，您可以直接解出 y。

$$y=2+1$$

將 1 加到 2。

$$y=3$$

現已成功解出系統。

$$y=3,x=1$$

使用矩陣的步驟

考慮第一個方程式。 從兩邊減去 2x。

$$y-2x=1$$

將方程式以標準式表示，然後使用矩陣來解方程組。

$$y-2x=1,y+x=4$$

以矩陣形式撰寫方程式。

$$\left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}1\\4\end{matrix}\right)$$

方程式的兩邊在左方同時乘上 \left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right) 的反矩陣。

$$inverse(\left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=inverse(\left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}1\\4\end{matrix}\right)$$

矩陣和反矩陣的乘積為單位矩陣。

$$\left(\begin{matrix}1&0\\0&1\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=inverse(\left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}1\\4\end{matrix}\right)$$

乘以等號左邊的矩陣。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=inverse(\left(\begin{matrix}1&-2\\1&1\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}1\\4\end{matrix}\right)$$

對 2\times 2 矩陣 \left(\begin{matrix}a&b\\c&d\end{matrix}\right)，逆矩陣為 \left(\begin{matrix}\frac{d}{ad-bc}&\frac{-b}{ad-bc}\\\frac{-c}{ad-bc}&\frac{a}{ad-bc}\end{matrix}\right)，所以矩陣方程式可以改寫為矩陣相乘的問題。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}\frac{1}{1-\left(-2\right)}&-\frac{-2}{1-\left(-2\right)}\\-\frac{1}{1-\left(-2\right)}&\frac{1}{1-\left(-2\right)}\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}1\\4\end{matrix}\right)$$

計算。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}\frac{1}{3}&\frac{2}{3}\\-\frac{1}{3}&\frac{1}{3}\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}1\\4\end{matrix}\right)$$

矩陣相乘。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}\frac{1}{3}+\frac{2}{3}\times 4\\-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}\times 4\end{matrix}\right)$$

計算。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}3\\1\end{matrix}\right)$$

解出矩陣元素 y 和 x。

$$y=3,x=1$$

使用消去法的步驟

考慮第一個方程式。 從兩邊減去 2x。

$$y-2x=1$$

為了使用消去法求解，兩個方程式中的其中一個變數其係數必須相同，這樣兩個方程式相減時才會消去該變數。

$$y-2x=1,y+x=4$$

透過在等號兩邊減去同類項的方式，從 y-2x=1 減去 y+x=4。

$$y-y-2x-x=1-4$$

將 y 加到 -y。 y 和 -y 項相互消去，方程式就會只剩下一個變數，很容易就可以解出。

$$-2x-x=1-4$$

將 -2x 加到 -x。

$$-3x=1-4$$

將 1 加到 -4。

$$-3x=-3$$

將兩邊同時除以 -3。

$$x=1$$

在 y+x=4 中以 1 代入 x。因為產生的方程式包含只有一個變數，您可以直接解出 y。

$$y+1=4$$

從方程式兩邊減去 1。

$$y=3$$

現已成功解出系統。

$$y=3,x=1$$