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Lezione 29 — Sistemi lineari 2x2 e 3x3

Sostituzione, riduzione, regola di Cramer. Esistenza e unicità delle soluzioni.

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

Metodi e teoria

Metodi di risoluzione

  1. Sostituzione: isolare una variabile e sostituirla nell'altra.
  2. Addizione (eliminazione): combinare le equazioni per eliminare una variabile.
  3. Cramer: rapporto di determinanti.
  4. Riduzione (Gauss): triangolarizzare la matrice.

Cramer 2x2

Per {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} con 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

Determinante 3x3 (Sarrus): detA=\det A = \sum prodotti delle diagonali principali - prodotti delle diagonali secondarie.

Classificazione tramite determinante

  • D0D \neq 0: soluzione unica.
  • D=0D = 0 + sistema consistente: infinite soluzioni (sottospazio affine).
  • D=0D = 0 + sistema inconsistente: nessuna soluzione.

Exercise list

30 exercises · 7 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 9Challenge 1
  1. Ex. 29.1Application
    Risolvi {x+y=5xy=1\begin{cases} x + y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases}.
  2. Ex. 29.2Application
    Risolvi {2x+3y=134xy=5\begin{cases} 2x + 3y = 13 \\ 4x - y = 5 \end{cases}.
  3. Ex. 29.3Application
    Risolvi {3xy=7x+2y=4\begin{cases} 3x - y = 7 \\ x + 2y = 4 \end{cases}.
  4. Ex. 29.4Application
    Risolvi {x=2yx+y=9\begin{cases} x = 2y \\ x + y = 9 \end{cases}.
  5. Ex. 29.5Application
    Risolvi con Cramer: {2x+y=7x3y=2\begin{cases} 2x + y = 7 \\ x - 3y = -2 \end{cases}.
  6. Ex. 29.6Application
    Sistema {2x+4y=8x+2y=4\begin{cases} 2x + 4y = 8 \\ x + 2y = 4 \end{cases}. Quante soluzioni?
  7. Ex. 29.7Application
    Sistema {x+y=3x+y=5\begin{cases} x + y = 3 \\ x + y = 5 \end{cases}. Soluzioni?
  8. Ex. 29.8ApplicationAnswer key
    Sistema 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
    Determinante di (2314)\begin{pmatrix} 2 & 3 \\ 1 & 4 \end{pmatrix}.
  10. Ex. 29.10Application
    Determinante 3x3 di (123456780)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 0 \end{pmatrix}.
  11. Ex. 29.11Application
    Per quale kk il sistema {x+2y=53x+ky=10\begin{cases} x + 2y = 5 \\ 3x + ky = 10 \end{cases} ha soluzione unica?
  12. Ex. 29.12Application
    Per quale kk è incompatibile?
  13. Ex. 29.13Application
    Risolvi {0,5xy=3x+2y=5\begin{cases} 0{,}5 x - y = 3 \\ x + 2 y = 5 \end{cases}.
  14. Ex. 29.14ApplicationAnswer key
    Sistema con frazioni: {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
    Quanti litri di una soluzione al 30% e quanti al 50% per ottenere 10 L al 40%?
  16. Ex. 29.16ApplicationAnswer key
    La somma di 2 numeri è 25, la differenza 7. Trovali.
  17. Ex. 29.17Application
    Somma di monete: 3 reais. Alcune monete da R$ 0,25 e alcune da R$ 0,50, totale 8 monete. Quante di ciascuna?
  18. Ex. 29.18ApplicationAnswer key
    La somma di 3 numeri è 30; il secondo è il doppio del primo; il terzo è uguale alla somma degli altri 2. Trovali.
  19. Ex. 29.19Application
    Sistema con 3 equazioni: {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
    Verifica che la soluzione di {x+y=7xy=1\begin{cases} x + y = 7 \\ x - y = 1 \end{cases} è (4,3)(4, 3).
  21. Ex. 29.21Modeling
    Miscela: 200 g di caffè a R$ 30/kg + xx g di caffè a R$ 50/kg = miscela a R$ 38/kg. Trova xx.
  22. Ex. 29.22ModelingAnswer key
    Età: il padre ha oggi 4×4\times l'età del figlio. Tra 20 anni avrà solo il doppio. Età attuali?
  23. Ex. 29.23Modeling
    Geometria: rettangolo di perimetro 30, area 56. Lati?
  24. Ex. 29.24ModelingAnswer key
    Velocità barca contro corrente: vbvc=8v_b - v_c = 8 km/h, a favore: vb+vc=12v_b + v_c = 12. Trova.
  25. Ex. 29.25Modeling
    In una pizzeria, 3 pizze + 2 bibite = R$ 80. 2 pizze + 4 bibite = R$ 70. Prezzo di ciascuna?
  26. Ex. 29.26ModelingAnswer key
    Travatura con 3 aste: le forze F1,F2,F3F_1, F_2, F_3 soddisfano F1+F2=100F_1 + F_2 = 100, F12F2+F3=0F_1 - 2F_2 + F_3 = 0, F2+F3=50F_2 + F_3 = 50. Risolvi.
  27. Ex. 29.27Modeling
    In economia, 2 mercati connessi: D1(p1,p2)=202p1+p2D_1(p_1, p_2) = 20 - 2p_1 + p_2, S1(p1)=p15S_1(p_1) = p_1 - 5. Equilibrio: D1=S1D_1 = S_1. Sistema.
  28. Ex. 29.28Modeling
    Nei circuiti, la legge di Kirchhoff dà un sistema lineare di correnti. Risolvi 3 maglie con R1=10R_1 = 10, R2=20R_2 = 20, V=12V = 12 V.
  29. Ex. 29.29Modeling
    In ML regressione lineare con 2 caratteristiche: y^=ax1+bx2\hat y = a x_1 + b x_2. Il sistema normale XTXβ=XTyX^TX \beta = X^Ty è 2x2.
  30. Ex. 29.30Challenge
    Mostra che il sistema omogeneo Ax=0A\mathbf{x} = \mathbf{0} ha sempre x=0\mathbf{x} = \mathbf{0} come soluzione. Soluzione non triviale esiste sse detA=0\det A = 0.

Fonti di questa lezione

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

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