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v1 · padrão canônico

29강 — 2x2 및 3x3 선형 연립방정식

대입법, 가우스 소거법, 크라메르 공식. 해의 존재성과 유일성.

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

방법과 이론

해법

  1. 대입법: 한 변수를 분리하여 다른 변수에 대입.
  2. 덧셈(소거법): 방정식을 결합하여 변수를 제거.
  3. 크라메르: 행렬식의 비.
  4. 가우스 소거법: 행렬을 삼각화.

크라메르 2x2

{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}, D=a1b2a2b10D = a_1 b_2 - a_2 b_1 \neq 0 일 때:

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}

크라메르 3x3

3x3 행렬식(사뤼스): detA=\det A = \sum 주대각선의 곱 - 부대각선의 곱.

행렬식에 의한 분류

  • D0D \neq 0: 유일한 해.
  • D=0D = 0 + 양립 가능한 시스템: 무한히 많은 해(아핀 부분공간).
  • D=0D = 0 + 양립 불가능한 시스템: 해 없음.

Exercise list

30 exercises · 7 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 9Challenge 1
  1. Ex. 29.1Application
    {x+y=5xy=1\begin{cases} x + y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases} 를 풀어라.
  2. Ex. 29.2Application
    {2x+3y=134xy=5\begin{cases} 2x + 3y = 13 \\ 4x - y = 5 \end{cases} 를 풀어라.
  3. Ex. 29.3Application
    {3xy=7x+2y=4\begin{cases} 3x - y = 7 \\ x + 2y = 4 \end{cases} 를 풀어라.
  4. Ex. 29.4Application
    {x=2yx+y=9\begin{cases} x = 2y \\ x + y = 9 \end{cases} 를 풀어라.
  5. Ex. 29.5Application
    크라메르로 풀어라: {2x+y=7x3y=2\begin{cases} 2x + y = 7 \\ x - 3y = -2 \end{cases}.
  6. Ex. 29.6Application
    연립 {2x+4y=8x+2y=4\begin{cases} 2x + 4y = 8 \\ x + 2y = 4 \end{cases}. 해는 몇 개?
  7. Ex. 29.7Application
    연립 {x+y=3x+y=5\begin{cases} x + y = 3 \\ x + y = 5 \end{cases}. 해는?
  8. Ex. 29.8ApplicationAnswer key
    3x3 연립: {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
    (2314)\begin{pmatrix} 2 & 3 \\ 1 & 4 \end{pmatrix} 의 행렬식.
  10. Ex. 29.10Application
    (123456780)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 0 \end{pmatrix} 의 3x3 행렬식.
  11. Ex. 29.11Application
    kk 가 어떤 값일 때 연립 {x+2y=53x+ky=10\begin{cases} x + 2y = 5 \\ 3x + ky = 10 \end{cases} 이 유일한 해를 갖는가?
  12. Ex. 29.12Application
    kk 가 어떤 값일 때 양립 불가능한가?
  13. Ex. 29.13Application
    {0,5xy=3x+2y=5\begin{cases} 0{,}5 x - y = 3 \\ x + 2 y = 5 \end{cases} 를 풀어라.
  14. Ex. 29.14ApplicationAnswer key
    분수가 있는 연립: {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
    30% 용액과 50% 용액을 각각 몇 리터씩 섞어야 40% 용액 10 L를 얻는가?
  16. Ex. 29.16ApplicationAnswer key
    두 수의 합이 25, 차가 7. 구하라.
  17. Ex. 29.17Application
    동전 합계: 3 헤알. R$ 0.25 동전과 R$ 0.50 동전 합쳐 8개. 각각 몇 개?
  18. Ex. 29.18ApplicationAnswer key
    세 수의 합이 30; 두 번째는 첫 번째의 두 배; 세 번째는 다른 두 수의 합과 같다. 구하라.
  19. Ex. 29.19Application
    방정식 3개의 연립: {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
    {x+y=7xy=1\begin{cases} x + y = 7 \\ x - y = 1 \end{cases} 의 해가 (4,3)(4, 3) 임을 확인하라.
  21. Ex. 29.21Modeling
    혼합: R$ 30/kg 커피 200g + R$ 50/kg 커피 xxg = R$ 38/kg 혼합물. xx 를 구하라.
  22. Ex. 29.22ModelingAnswer key
    나이: 아버지는 오늘 아들 나이의 4×4\times. 20년 후에는 두 배에 불과. 현재 나이?
  23. Ex. 29.23Modeling
    기하학: 둘레 30, 넓이 56인 직사각형. 변?
  24. Ex. 29.24ModelingAnswer key
    물살을 거스르는 보트 속도: vbvc=8v_b - v_c = 8 km/h, 물살을 따라: vb+vc=12v_b + v_c = 12. 구하라.
  25. Ex. 29.25Modeling
    피자집에서, 피자 3 + 음료 2 = R$ 80. 피자 2 + 음료 4 = R$ 70. 각 가격?
  26. Ex. 29.26ModelingAnswer key
    3개 막대 트러스: 힘 F1,F2,F3F_1, F_2, F_3F1+F2=100F_1 + F_2 = 100, F12F2+F3=0F_1 - 2F_2 + F_3 = 0, F2+F3=50F_2 + F_3 = 50 을 만족. 풀어라.
  27. Ex. 29.27Modeling
    경제학에서, 연결된 2개 시장: D1(p1,p2)=202p1+p2D_1(p_1, p_2) = 20 - 2p_1 + p_2, S1(p1)=p15S_1(p_1) = p_1 - 5. 균형: D1=S1D_1 = S_1. 연립.
  28. Ex. 29.28Modeling
    회로에서 키르히호프 법칙은 전류의 선형 연립방정식을 제공한다. R1=10R_1 = 10, R2=20R_2 = 20, V=12V = 12 V로 3개 루프를 풀어라.
  29. Ex. 29.29Modeling
    머신러닝의 2특성 선형 회귀: y^=ax1+bx2\hat y = a x_1 + b x_2. 정규방정식 XTXβ=XTyX^TX \beta = X^Ty 는 2x2.
  30. Ex. 29.30Challenge
    동차 연립방정식 Ax=0A\mathbf{x} = \mathbf{0} 이 항상 x=0\mathbf{x} = \mathbf{0} 을 해로 가짐을 보여라. 비자명 해가 존재하는 것은 detA=0\det A = 0 일 때이다.

이 강의의 출처

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

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