Clever Quest Lab ← Matematika · 1. ročník SŠ
Matematika1. ročník SŠSústavy lineárnych rovníc

Sústavy lineárnych rovníc

Keď hľadáme dve neznáme čísla a poznáme o nich dve podmienky, zapíšeme ich ako sústavu dvoch rovníc. Naučíš sa ju riešiť dosadzovacou, sčítacou aj grafickou metódou a vopred zistiť, či má jedno riešenie, žiadne, alebo nekonečne veľa riešení.

Lineárna rovnica s dvoma neznámymi

a x + b y = c

Rovnicu tohto tvaru, kde a, b, c sú reálne čísla a aspoň jedno z čísel a, b je rôzne od nuly, nazývame lineárna rovnica s dvoma neznámymi x a y. Jej riešením je každá usporiadaná dvojica reálnych čísel [x; y], ktorá po dosadení spĺňa rovnosť.

Takých dvojíc je nekonečne veľa: jednu neznámu zvolíme ľubovoľne a druhú dopočítame. Napríklad pre rovnicu 2x + y = 5 je y = 5 − 2x:

x−10122,53
y75310−1

Každý stĺpec je jedno riešenie, napr. [1; 3] alebo [2,5; 0]. Na poradí v dvojici záleží: [1; 3] je riešením, ale [3; 1] nie je, lebo 2·3 + 1 = 7 ≠ 5.

Keď body [x; y] všetkých riešení zakreslíme do súradnicovej sústavy, vytvoria priamku — preto sa rovnica volá lineárna. Ak b ≠ 0, dá sa vyjadriť y = (c − a x) / b, čo je lineárna funkcia. Ak b = 0, rovnica má tvar a x = c a jej grafom je zvislá priamka x = c / a (rovnobežná s osou y). Ak a = 0, grafom je vodorovná priamka y = c / b.

Sústava dvoch rovníc

a1x + b1y = c1
a2x + b2y = c2

Dve lineárne rovnice, ktoré majú platiť súčasne, tvoria sústavu dvoch lineárnych rovníc s dvoma neznámymi. Riešením sústavy je každá usporiadaná dvojica [x; y], ktorá vyhovuje obom rovniciam naraz. Riešiť sústavu znamená nájsť všetky takéto dvojice; ich množinu zapisujeme ako K, napríklad K = {[3; 2]}. Ak sústava riešenie nemá, píšeme K = ∅.

Skúška správnosti: nájdenú dvojicu dosadíme do oboch pôvodných rovníc a v každej porovnáme ľavú stranu (L) s pravou (P). Ak by sme dosadili len do jednej, chybu v druhej rovnici by sme neodhalili.

Metódy riešenia

Dosadzovacia metóda

Z jednej rovnice vyjadríme jednu neznámu (najvýhodnejšie tú, ktorá má koeficient 1 alebo −1) a výraz dosadíme do druhej rovnice. Dostaneme lineárnu rovnicu s jednou neznámou; vyriešime ju a druhú neznámu dopočítame.

Sčítacia metóda

Rovnice vynásobíme vhodnými nenulovými číslami tak, aby pri jednej neznámej vznikli opačné koeficienty (napr. 6y a −6y). Po sčítaní rovníc táto neznáma zmizne. Vynásobenie celej rovnice nenulovým číslom jej riešenia nemení.

Porovnávacia metóda

Z oboch rovníc vyjadríme tú istú neznámu a výrazy porovnáme. Napríklad z rovníc x + y = 5 a 2x − y = 1 je y = 5 − x a y = 2x − 1, teda 5 − x = 2x − 1, odkiaľ x = 2 a y = 3.

Grafická metóda

Každú rovnicu zobrazíme ako priamku. Riešením sústavy sú súradnice priesečníka oboch priamok — bod, ktorý leží na oboch naraz. Metóda je názorná, ale z obrázka často vieme súradnice len odhadnúť, preto výsledok overíme výpočtom.

Počet riešení sústavy

Dve priamky v rovine môžu mať práve tri rôzne vzájomné polohy — a podľa nich má sústava jedno riešenie, žiadne alebo nekonečne veľa riešení.

Rôznobežné priamkypráve jedno riešenie
Rovnobežné rôzne priamkyžiadne riešenie
Totožné priamkynekonečne veľa riešení

Či sú priamky rôznobežné, prezradí bez kreslenia číslo a1b2 − a2b1 (koeficienty pri neznámych vynásobené „do kríža“):

PodmienkaPriamkyPočet riešení
a1b2 − a2b1 ≠ 0rôznobežnépráve jedno
a1b2 − a2b1 = 0 a rovnice nie sú násobkom jedna druhejrovnobežné rôznežiadne (K = ∅)
jedna rovnica je násobkom druhej (aj s pravou stranou)totožnénekonečne veľa

Ak sú všetky koeficienty druhej rovnice nenulové, to isté povedia pomery: a1/a2 ≠ b1/b2 → jedno riešenie; a1/a2 = b1/b2 ≠ c1/c2 → žiadne riešenie; a1/a2 = b1/b2 = c1/c2 → nekonečne veľa riešení.

Pri výpočte sa to prejaví samo: ak po sčítaní či dosadení zmiznú obe neznáme, ostane buď nepravdivá rovnosť (napr. 0 = −1 → sústava nemá riešenie), alebo rovnosť 0 = 0, ktorá platí vždy (→ nekonečne veľa riešení).

Riešené príklady

Príklad 1 (dosadzovacia metóda):
x + 2y = 7
3x − y = 7
  1. Z 2. rovnice vyjadríme y (má koeficient −1): y = 3x − 7
  2. Dosadíme do 1. rovnice: x + 2·(3x − 7) = 7
  3. Vyriešime: x + 6x − 14 = 7 ⇒ 7x = 21 ⇒ x = 3
  4. Dopočítame y: y = 3·3 − 7 = 2
  5. Skúška: 1. rovnica L = 3 + 2·2 = 7, P = 7; 2. rovnica L = 3·3 − 2 = 7, P = 7 — obe sedia.

K = {[3; 2]}

Príklad 2 (sčítacia metóda):
3x + 2y = 16
5x − 3y = 14
  1. Aby sa pri sčítaní odstránila neznáma y, potrebujeme pri nej koeficienty 6 a −6. Prvú rovnicu vynásobíme číslom 3, druhú číslom 2:
    9x + 6y = 48
    10x − 6y = 28
  2. Rovnice sčítame: 19x = 76 ⇒ x = 4
  3. Dosadíme do 1. rovnice: 3·4 + 2y = 16 ⇒ 2y = 4 ⇒ y = 2
  4. Skúška: L1 = 3·4 + 2·2 = 16 = P1, L2 = 5·4 − 3·2 = 14 = P2

K = {[4; 2]}

Príklad 3 (žiadne a nekonečne veľa riešení):

a) 2x − y = 3
4x − 2y = 5

  1. Prvú rovnicu vynásobíme číslom −2: −4x + 2y = −6
  2. Sčítame ju s 2. rovnicou: 0 = −1 — to je nepravdivá rovnosť.
  3. Žiadna dvojica nevyhovuje obom rovniciam: priamky y = 2x − 3 a y = 2x − 2,5 sú rovnobežné a rôzne. Aj kritérium to potvrdí: 2·(−2) − 4·(−1) = 0.

K = ∅

b) 2x − y = 3
6x − 3y = 9

  1. Druhá rovnica je trojnásobkom prvej (aj pravá strana: 3·3 = 9). Prvú rovnicu vynásobíme číslom −3 a sčítame: 0 = 0 — platí vždy.
  2. Priamky sú totožné; riešením je každá dvojica, ktorá spĺňa 2x − y = 3, teda y = 2x − 3. Napríklad [0; −3], [1; −1], [2; 1].

K = {[x; 2x − 3]; x ∈ ℝ}

Príklad 4 (slovná úloha): Do kina prišlo 120 divákov. Detský lístok stál 5 €, lístok pre dospelého 8 €. Tržba bola 735 €. Koľko detí a koľko dospelých prišlo?
  1. Označíme: x = počet detí, y = počet dospelých.
  2. Zostavíme sústavu (počet divákov a tržba): x + y = 120, 5x + 8y = 735
  3. Z 1. rovnice x = 120 − y, dosadíme do 2.: 5·(120 − y) + 8y = 735 ⇒ 600 + 3y = 735 ⇒ 3y = 135 ⇒ y = 45
  4. Dopočítame: x = 120 − 45 = 75
  5. Skúška podľa textu úlohy: 75 + 45 = 120 divákov a 5·75 + 8·45 = 375 + 360 = 735 €. Skúška do textu odhalí aj chybu pri zostavovaní rovníc.

Odpoveď: Do kina prišlo 75 detí a 45 dospelých.

🧠 Zapamätaj si

Vyskúšaj si to — riešiteľ sústavy

a₁·x + b₁·y = c₁
a₂·x + b₂·y = c₂

1. rovnica

2. rovnica

Príklady: