unidad 1: sistemas de ecuaciones. mÉtodo de gauss

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1. Sistemas de ecuaciones. Tipos. Interpretación geométrica. 2. Sistemas escalonados. Método de Gauss 3. Sistemas homogéneos. 4. Discusión de sistemas dependientes de uno o varios parámetros.

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UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES. MÉTODO DE GAUSS. Sistemas de ecuaciones. Tipos. Interpretación geométrica. Sistemas escalonados. Método de Gauss Sistemas homogéneos. Discusión de sistemas dependientes de uno o varios parámetros. 1. Sistemas de ecuaciones. Tipos. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

1. Sistemas de ecuaciones. Tipos. Interpretación geométrica.

2. Sistemas escalonados. Método de Gauss3. Sistemas homogéneos.4. Discusión de sistemas dependientes de uno o

varios parámetros.

Page 2: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Dado un sistema de n ecuaciones lineales con m incógnitas (nxm) de la forma:

atendiendo al número de soluciones que tiene , el sistema puede ser:

a)Compatible determinado: Cuando tiene una solución.b)Compatible indeterminado: Cuando tiene infinitas

soluciones, éstas vienen dadas en función de un parámetro.

c) Incompatible: Cuando no tiene ninguna solución.

nmnmnn

mm

mm

bxaxaxa

bxaxaxa

bxaxaxa

...

...

...

2211

22222121

11212111

Page 3: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Cada ecuación con dos incógnitas se puede interpretar como una recta en el plano.

Así que cuando resolvemos un sistema de ecuaciones con dos incógnitas buscamos puntos de corte entre varias rectas del plano.

Cada ecuación con tres incógnitas se puede interpretar como un plano en el espacio. Así que cuando resolvemos un sistema de ecuaciones con tres incógnitas estamos buscando puntos de corte entre planos.

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14

12

4

yx

yx

yx

Este sistema se puede interpretar como tres rectas en el plano que se cortan en un punto: Sistema compatible determinado cuya solución es x=3, y=1

Page 5: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

2

3

z

zyx

Este sistema se puede interpretar como dos planos en el espacio que se cortan a lo largo de un recta: El sistema es compatible indeterminado, su solución: z=2, y=λ, x=- λ+1

Page 6: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Un sistema escalonado se puede resolver directamente:

63

42

1

232

z

tz

tzy

tzyx

2

632

zy

zyx

Con el método de Gauss, realizando ciertas operaciones en el sistema, lo iremos transformarlo sucesivamente en sistemas equivalentes a él hasta llegar a uno que sea escalonado, y lo podamos resolver, si se puede, directamente.

Page 7: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Podemos realizar las siguientes operaciones elementales: 1.Multiplicar una ecuación por un número.2.Sumarle a una ecuación una combinación lineal de otra.Además simplificamos el proceso si

prescindimos de las letras y trabajamos con los coeficientes en una “caja” (matriz), en la que separamos los términos independientes con una línea:

32

52

0

)

zyx

zyx

zyx

a

3

5

0

121

112

111

Page 8: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Realizando convenientemente las operaciones anteriores, vamos transformando cierto coeficientes en cero hasta llegar al escalonado:

3

5

0

121

112

111

13

12 2

FF

FF

3

5

0

030

310

111

Ahora recuperamos las incógnitas y podemos resolver el sistema escalonado que nos queda:3y=-3, y=-1 y-3z=5, z=-2x+1-2=0, x=1

El sistema es compatible determinado. Tres planos que se cortan en un punto P(1,-1,2)

Page 9: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

23

32

42

)

zx

zyx

zyx

b

2

3

4

103

112

21121 CC

2

3

4

130

121

211

12 FF

2

7

4

130

130

21123 FF

5

7

4

000

130

211

El sistema es incompatible ¡0=-5! Por tanto no tiene solución. Se trata de tres planos en el espacio que no tienen ningún puto en común

Page 10: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

743

532

32

)

zyx

zyx

zyx

c

7

5

3

431

321

211

13

12

FF

FF

4

2

3

220

110

211

23 2FF

0

2

3

000

110

211La tercera ecuación se puede eliminar por que es combinación lineal de las otras dos. El sistema es C. indeterminado y para hallar la solución debemos tomar un parámetro.

De la 2ª· y+z=2 z=λ y=2- λ

De la 1ª·x+2- λ+2 λ=3x=3- λ-2x=1- λ

Se trata de tres planos que coinciden a lo largo de una recta: x=1- λ, y=2- λ, z= λ

Page 11: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Un sistema es homogéneo cuando los términos independientes de todas sus ecuaciones son nulos: b1=b2=…=bn=0.

Un sistema homogéneo siempre es compatible, por que siempre va a tener la llamada “solución trivial” en la que todas las incógnitas toman el valor cero: x1=x2=…xm=0.

- Si es compatible determinado, u única solución será la trivial.

- Si es compatible determinado, sus infinitas soluciones vendrán dadas en función de un parámetro e incluirán a la solución trivial.

Page 12: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

02

02

0

)

zyx

zyx

zyx

a

0

0

0

121

112

111

0

0

0

030

310

111

13

12 2

FF

FF

Es compatible determinado, y por tanto su única solución será la solución trivial: x=0, y=0, z=0

022

02

0

)

zyx

zyx

zyx

b

0

0

0

221

112

111

13

12 2

FF

FF

0

0

0

330

330

111

Es compatible indeterminado, su solución viene dada por un parámetro: z=λ, y=λ, x=0Observa que ésta solución incluye a la trivial cuando al parámetro le asignamos el valor cero.

Page 13: UNIDAD 1: SISTEMAS DE ECUACIONES.  MÉTODO DE GAUSS

Cuando uno o varios de los coeficientes dependen de un parámetro.

Se trata de ver para qué valores del parámetro el sistema es compatible determinado, para cuáles es compatible indeterminado y para cuales es incompatible.

2)2(

1

352

zk

zy

zyx

Si k=2 es compatible determinado.Si k≠2 es compatible determinado, ya que podremos despejar el valor de las tres incógnitas sin problemas de división por cero.