求解 {l}{y=-4/5x-9}{y=-8x/3-15}

$$\left\{ \begin{array} { l } { y = \frac { - 4 } { 5 } x - 9 } \\ { y = - \frac { 8 x } { 3 } - 15 } \end{array} \right.$$

求解 y, x 的值

$$x = -\frac{45}{14} = -3\frac{3}{14} \approx -3.214285714$$

$$y = -\frac{45}{7} = -6\frac{3}{7} \approx -6.428571429$$

运用代入法的步骤

考虑第 1 个公式。 可通过提取负号，将分数 \frac{-4}{5} 重写为 -\frac{4}{5}。

$$y=-\frac{4}{5}x-9$$

用 -\frac{4x}{5}-9 替换另一个方程式中 3y+8x=-45 中的 y。

$$3\left(-\frac{4}{5}x-9\right)+8x=-45$$

求 3 与 -\frac{4x}{5}-9 的乘积。

$$-\frac{12}{5}x-27+8x=-45$$

将 8x 加上 -\frac{12x}{5}。

$$\frac{28}{5}x-27=-45$$

在等式两边同时加 27。

$$\frac{28}{5}x=-18$$

等式两边同时除以 \frac{28}{5}，这等同于等式两边同时乘以该分数的倒数。

$$x=-\frac{45}{14}$$

用 -\frac{45}{14} 替换 y=-\frac{4}{5}x-9 中的 x。由于所得方程式中仅包含一个变量，因此可以直接求得 y 的解。

$$y=-\frac{4}{5}\left(-\frac{45}{14}\right)-9$$

-\frac{4}{5} 乘以 -\frac{45}{14} 的计算方法是，将两数分子与分子相乘得到分子，分母与分母相乘得到分母。如果可能，将所得分数化为最简分数。

$$y=\frac{18}{7}-9$$

将 \frac{18}{7} 加上 -9。

$$y=-\frac{45}{7}$$

系统现在已得到解决。

$$y=-\frac{45}{7},x=-\frac{45}{14}$$

运用矩阵的步骤

考虑第 1 个公式。 可通过提取负号，将分数 \frac{-4}{5} 重写为 -\frac{4}{5}。

$$y=-\frac{4}{5}x-9$$

将 \frac{4}{5}x 添加到两侧。

$$y+\frac{4}{5}x=-9$$

考虑第 2 个公式。 将 \frac{8x}{3} 添加到两侧。

$$y+\frac{8x}{3}=-15$$

将方程式的两边同时乘以 3。

$$3y+8x=-45$$

将等式化为标准形式，然后使用矩阵求解方程组。

$$y+\frac{4}{5}x=-9,3y+8x=-45$$

将方程式表示为矩阵形式。

$$\left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}-9\\-45\end{matrix}\right)$$

用 \left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right) 的逆矩阵左乘公式。

$$inverse(\left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=inverse(\left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}-9\\-45\end{matrix}\right)$$

矩阵及其逆的乘积为单位矩阵。

$$\left(\begin{matrix}1&0\\0&1\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=inverse(\left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}-9\\-45\end{matrix}\right)$$

将等号左边的矩阵相乘。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=inverse(\left(\begin{matrix}1&\frac{4}{5}\\3&8\end{matrix}\right))\left(\begin{matrix}-9\\-45\end{matrix}\right)$$

对于 2\times 2 矩阵 \left(\begin{matrix}a&b\\c&d\end{matrix}\right)，反向矩阵为 \left(\begin{matrix}\frac{d}{ad-bc}&\frac{-b}{ad-bc}\\\frac{-c}{ad-bc}&\frac{a}{ad-bc}\end{matrix}\right)，因此矩阵公式可以重写为矩阵乘法问题。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}\frac{8}{8-\frac{4}{5}\times 3}&-\frac{\frac{4}{5}}{8-\frac{4}{5}\times 3}\\-\frac{3}{8-\frac{4}{5}\times 3}&\frac{1}{8-\frac{4}{5}\times 3}\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}-9\\-45\end{matrix}\right)$$

执行算术运算。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}\frac{10}{7}&-\frac{1}{7}\\-\frac{15}{28}&\frac{5}{28}\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}-9\\-45\end{matrix}\right)$$

矩阵相乘。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}\frac{10}{7}\left(-9\right)-\frac{1}{7}\left(-45\right)\\-\frac{15}{28}\left(-9\right)+\frac{5}{28}\left(-45\right)\end{matrix}\right)$$

执行算术运算。

$$\left(\begin{matrix}y\\x\end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}-\frac{45}{7}\\-\frac{45}{14}\end{matrix}\right)$$

提取矩阵元素 y 和 x。

$$y=-\frac{45}{7},x=-\frac{45}{14}$$

运用消元法的步骤

考虑第 1 个公式。 可通过提取负号，将分数 \frac{-4}{5} 重写为 -\frac{4}{5}。

$$y=-\frac{4}{5}x-9$$

将 \frac{4}{5}x 添加到两侧。

$$y+\frac{4}{5}x=-9$$

考虑第 2 个公式。 将 \frac{8x}{3} 添加到两侧。

$$y+\frac{8x}{3}=-15$$

将方程式的两边同时乘以 3。

$$3y+8x=-45$$

为了通过消除项来求解，必须使两个方程式中某个变量的系数相同以便使用一个等式减去另一个等式时，该变量可被消去。

$$y+\frac{4}{5}x=-9,3y+8x=-45$$

要让 y 和 3y 相等，将第一个等式的两边所有项乘以 3，再将第二个等式两边的所有项乘以 1。

$$3y+3\times \frac{4}{5}x=3\left(-9\right),3y+8x=-45$$

化简。

$$3y+\frac{12}{5}x=-27,3y+8x=-45$$

用 3y+\frac{12}{5}x=-27 减去 3y+8x=-45，运算方法是在两个等式的等号两边分别进行同类项减法运算。

$$3y-3y+\frac{12}{5}x-8x=-27+45$$

将 -3y 加上 3y。 项 3y 和 -3y 消去，剩下一个仅含一个变量的可求解的方程式。

$$\frac{12}{5}x-8x=-27+45$$

将 -8x 加上 \frac{12x}{5}。

$$-\frac{28}{5}x=-27+45$$

将 45 加上 -27。

$$-\frac{28}{5}x=18$$

等式两边同时除以 -\frac{28}{5}，这等同于等式两边同时乘以该分数的倒数。

$$x=-\frac{45}{14}$$

用 -\frac{45}{14} 替换 3y+8x=-45 中的 x。由于所得方程式中仅包含一个变量，因此可以直接求得 y 的解。

$$3y+8\left(-\frac{45}{14}\right)=-45$$

求 8 与 -\frac{45}{14} 的乘积。

$$3y-\frac{180}{7}=-45$$

在等式两边同时加 \frac{180}{7}。

$$3y=-\frac{135}{7}$$

两边同时除以 3。

$$y=-\frac{45}{7}$$

系统现在已得到解决。

$$y=-\frac{45}{7},x=-\frac{45}{14}$$