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Leçon 29 — Systèmes linéaires 2x2 et 3x3

Substitution, échelonnement, règle de Cramer. Existence et unicité des solutions.

Used in: 1.º ano do EM (15–16 anos) · Equiv. Algebra II japonês · Equiv. Klasse 10 alemã

{a1x+b1y=c1a2x+b2y=c2x=c1b2c2b1a1b2a2b1\begin{cases} a_1 x + b_1 y = c_1 \\ a_2 x + b_2 y = c_2 \end{cases} \quad \to \quad x = \frac{c_1 b_2 - c_2 b_1}{a_1 b_2 - a_2 b_1}
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Méthodes et théorie

Méthodes de résolution

  1. Substitution : isoler une variable et substituer dans l'autre.
  2. Addition (élimination) : combiner les équations pour éliminer une variable.
  3. Cramer : rapport de déterminants.
  4. Échelonnement (Gauss) : trianguler la matrice.

Cramer 2x2

Pour {a1x+b1y=c1a2x+b2y=c2\begin{cases} a_1 x + b_1 y = c_1 \\ a_2 x + b_2 y = c_2 \end{cases} avec D=a1b2a2b10D = a_1 b_2 - a_2 b_1 \neq 0 :

x=c1b2c2b1D,y=a1c2a2c1Dx = \frac{c_1 b_2 - c_2 b_1}{D}, \quad y = \frac{a_1 c_2 - a_2 c_1}{D}

Cramer 3x3

Déterminant 3x3 (Sarrus) : detA=\det A = \sum produits des diagonales principales - produits des diagonales secondaires.

Classification par déterminant

  • D0D \neq 0 : solution unique.
  • D=0D = 0 + système consistant : infinité de solutions (sous-espace affine).
  • D=0D = 0 + système incohérent : sans solution.

Exercise list

30 exercises · 7 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 9Challenge 1
  1. Ex. 29.1Application
    Résolvez {x+y=5xy=1\begin{cases} x + y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases}.
  2. Ex. 29.2Application
    Résolvez {2x+3y=134xy=5\begin{cases} 2x + 3y = 13 \\ 4x - y = 5 \end{cases}.
  3. Ex. 29.3Application
    Résolvez {3xy=7x+2y=4\begin{cases} 3x - y = 7 \\ x + 2y = 4 \end{cases}.
  4. Ex. 29.4Application
    Résolvez {x=2yx+y=9\begin{cases} x = 2y \\ x + y = 9 \end{cases}.
  5. Ex. 29.5Application
    Résolvez par Cramer : {2x+y=7x3y=2\begin{cases} 2x + y = 7 \\ x - 3y = -2 \end{cases}.
  6. Ex. 29.6Application
    Système {2x+4y=8x+2y=4\begin{cases} 2x + 4y = 8 \\ x + 2y = 4 \end{cases}. Combien de solutions ?
  7. Ex. 29.7Application
    Système {x+y=3x+y=5\begin{cases} x + y = 3 \\ x + y = 5 \end{cases}. Solutions ?
  8. Ex. 29.8ApplicationAnswer key
    Système 3x3 : {x+y+z=62xy+z=3x+2yz=2\begin{cases} x + y + z = 6 \\ 2x - y + z = 3 \\ x + 2y - z = 2 \end{cases}.
  9. Ex. 29.9Application
    Déterminant de (2314)\begin{pmatrix} 2 & 3 \\ 1 & 4 \end{pmatrix}.
  10. Ex. 29.10Application
    Déterminant 3x3 de (123456780)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 0 \end{pmatrix}.
  11. Ex. 29.11Application
    Pour quel kk le système {x+2y=53x+ky=10\begin{cases} x + 2y = 5 \\ 3x + ky = 10 \end{cases} a-t-il une solution unique ?
  12. Ex. 29.12Application
    Pour quel kk est-il incompatible ?
  13. Ex. 29.13Application
    Résolvez {0,5xy=3x+2y=5\begin{cases} 0{,}5 x - y = 3 \\ x + 2 y = 5 \end{cases}.
  14. Ex. 29.14ApplicationAnswer key
    Système avec fractions : {x/2+y/3=1x/3y/4=0\begin{cases} x/2 + y/3 = 1 \\ x/3 - y/4 = 0 \end{cases}.
  15. Ex. 29.15Application
    Combien de litres d'une solution à 30 % et combien à 50 % pour obtenir 10 L à 40 % ?
  16. Ex. 29.16ApplicationAnswer key
    La somme de 2 nombres est 25, leur différence 7. Trouvez-les.
  17. Ex. 29.17Application
    Somme de pièces : 3 reais. Quelques pièces de R$ 0,25 et quelques-unes de R$ 0,50, 8 pièces au total. Combien de chaque ?
  18. Ex. 29.18ApplicationAnswer key
    La somme de 3 nombres est 30 ; le deuxième est le double du premier ; le troisième est égal à la somme des 2 autres. Trouvez-les.
  19. Ex. 29.19Application
    Système à 3 équations : {a+b+c=10ab+c=4a+bc=6\begin{cases} a + b + c = 10 \\ a - b + c = 4 \\ a + b - c = 6 \end{cases}.
  20. Ex. 29.20Application
    Vérifiez que la solution de {x+y=7xy=1\begin{cases} x + y = 7 \\ x - y = 1 \end{cases} est (4,3)(4, 3).
  21. Ex. 29.21Modeling
    Mélange : 200 g de café à R$ 30/kg + xx g de café à R$ 50/kg = mélange à R$ 38/kg. Trouvez xx.
  22. Ex. 29.22ModelingAnswer key
    Âge : le père a aujourd'hui 4×4\times l'âge du fils. Dans 20 ans, il n'aura que le double. Âges actuels ?
  23. Ex. 29.23Modeling
    Géométrie : rectangle de périmètre 30, aire 56. Côtés ?
  24. Ex. 29.24ModelingAnswer key
    Vitesse du bateau contre le courant : vbvc=8v_b - v_c = 8 km/h, dans le sens du courant : vb+vc=12v_b + v_c = 12. Trouvez.
  25. Ex. 29.25Modeling
    Dans une pizzeria, 3 pizzas + 2 sodas = R$ 80. 2 pizzas + 4 sodas = R$ 70. Prix de chaque ?
  26. Ex. 29.26ModelingAnswer key
    Treillis à 3 barres : les forces F1,F2,F3F_1, F_2, F_3 vérifient F1+F2=100F_1 + F_2 = 100, F12F2+F3=0F_1 - 2F_2 + F_3 = 0, F2+F3=50F_2 + F_3 = 50. Résolvez.
  27. Ex. 29.27Modeling
    En économie, 2 marchés connectés : D1(p1,p2)=202p1+p2D_1(p_1, p_2) = 20 - 2p_1 + p_2, S1(p1)=p15S_1(p_1) = p_1 - 5. Équilibre : D1=S1D_1 = S_1. Système.
  28. Ex. 29.28Modeling
    Dans les circuits, la loi de Kirchhoff donne un système linéaire de courants. Résolvez 3 mailles avec R1=10R_1 = 10, R2=20R_2 = 20, V=12V = 12 V.
  29. Ex. 29.29Modeling
    En ML régression linéaire à 2 caractéristiques : y^=ax1+bx2\hat y = a x_1 + b x_2. Le système normal XTXβ=XTyX^TX \beta = X^Ty est 2x2.
  30. Ex. 29.30Challenge
    Montrez qu'un système homogène Ax=0A\mathbf{x} = \mathbf{0} admet toujours x=0\mathbf{x} = \mathbf{0} comme solution. Une solution non triviale existe ssi detA=0\det A = 0.

Sources de cette leçon

Updated on 2026-04-29 · Author(s): Clube da Matemática

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