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Sistemi di equazioni e sistemi equivalenti

Un sistema è un gruppo di equazioni che devono essere vere tutte insieme. Due sistemi sono equivalenti quando hanno esattamente le stesse soluzioni. Scambiare due equazioni, moltiplicarne una per un numero diverso da zero e sommare a un'equazione un multiplo di un'altra mantengono il sistema equivalente: così lo rendiamo più semplice senza perdere la risposta.

🎬 Storia passo dopo passo

  1. Guarda una sola equazione, x + y = 5. Ogni punto di questa retta rossa la rende vera. Le soluzioni sono infinite.
  2. Aggiungi una seconda equazione, x − y = 1, la retta blu. Un sistema vuol dire che entrambe devono essere vere insieme.
  3. Un solo punto sta su tutte e due le rette: (3, 2). Quel punto è la soluzione del sistema.
  4. Moltiplica la prima equazione per 2. Ottieni 2x + 2y = 10. La retta non si muove, quindi la risposta è la stessa.
  5. Ora somma le due equazioni. Ottieni 2x = 6, cioè la retta x = 3. Passa ancora per (3, 2), quindi il nuovo sistema è equivalente e molto più facile.
  6. Tocca a te. Muovi k per cambiare l'equazione 2 in (equazione 2) + k × (equazione 1). Guarda la retta ruotare ma restare sempre sul punto. Poi prova il pulsante moltiplica per 0.

Suggerimento: trascina la scena 3D per ruotarla. Usa due dita per zoomare.

🤔 Dubbi comuni, chiariti

Una sola equazione può avere una sola soluzione?

No. Una equazione con due incognite ha infinite soluzioni, un'intera retta di punti. Una seconda equazione sceglie un punto.

E se le rette non si incontrano mai?

Allora il sistema non ha soluzione. Le rette sono parallele.

Perché il punto d'incontro è la soluzione?

È l'unico punto che sta su entrambe le rette, quindi rende vere entrambe le equazioni.

Moltiplicare cambia la risposta?

No, purché moltiplichi tutta l'equazione per un numero diverso da 0. La retta è sempre la stessa.

Perché sommare le equazioni?

Fa sparire un'incognita, così ottieni un'equazione con una sola incognita, facile da risolvere.

Perché la mossa moltiplica per 0 può essere sbagliata?

Trasforma l'equazione in 0 = 0, che è vera per ogni punto. Perdi la retta e il sistema ha infinite soluzioni.

Che cos'è un sistema di equazioni?

Un sistema è un insieme di equazioni con le stesse incognite. Una soluzione deve rendere vera ogni equazione nello stesso momento. Per due rette, la soluzione è il punto in cui si incontrano. Due rette possono incontrarsi in un punto (una soluzione), non incontrarsi mai perché sono parallele (nessuna soluzione), oppure coincidere (infinite soluzioni).

Esempio: x + y = 5 e x − y = 1. Prova (3, 2): 3 + 2 = 5 e 3 − 2 = 1. Entrambe sono vere, quindi (3, 2) è la soluzione.

Che cosa vuol dire equivalente?

Due sistemi sono equivalenti se hanno esattamente lo stesso insieme di soluzioni. Nemmeno una in più, nemmeno una in meno. Possono sembrare molto diversi. Per esempio, {x + y = 5, x − y = 1} e {x = 3, y = 2} sono equivalenti, perché hanno entrambi come unica soluzione (3, 2).

Trasformiamo un sistema difficile in uno equivalente facile, così la risposta che troviamo vale anche per quello difficile.

Mosse sicure (trasformazioni equivalenti)

Mosse non sicure: moltiplicare per 0 (l'equazione diventa 0 = 0 e non dice più niente), oppure cambiare un solo membro di un'equazione. Anche elevare al quadrato entrambi i membri può aggiungere soluzioni false, quindi alla fine bisogna verificare.

Risolvere per eliminazione

L'eliminazione (o riduzione) è una catena di mosse sicure che fa sparire un'incognita.

  1. Scrivi il sistema. Esempio: 2x + 3y = 12 e 4x − y = 10.
  2. Moltiplica la seconda equazione per 3: 12x − 3y = 30.
  3. Sommala alla prima: 14x = 42, quindi x = 3.
  4. Metti x = 3 in 4x − y = 10: 12 − y = 10, quindi y = 2.
  5. Verifica in entrambe le equazioni di partenza.

Ogni nuovo sistema è equivalente al precedente, quindi (3, 2) è la risposta anche per il primo.

Prova tu

Prima prevedi, poi controlla: nel gioco libero in 3D muovi il cursore k. Prima di muoverlo, di' che cosa pensi che succederà al punto d'incontro. Poi trova il k che rende verticale la retta blu. Infine premi il pulsante moltiplica per 0 e guarda perché non è una mossa sicura.

Formule e definizioni chiave

Esempi svolti

1. Risolvi x + y = 7 e x − y = 1.

Somma le equazioni: 2x = 8, quindi x = 4. Poi y = 7 − 4 = 3. Verifica: 4 + 3 = 7 e 4 − 3 = 1. Soluzione (4, 3).

2. Risolvi 3x + y = 10 e x + y = 4.

Sottrai la seconda dalla prima: 2x = 6, quindi x = 3. Poi y = 4 − 3 = 1. Verifica: 9 + 1 = 10 e 3 + 1 = 4. Soluzione (3, 1).

3. Mostra che {x + y = 5, x − y = 1} è equivalente a {x = 3, x + y = 5}.

Somma le due equazioni originali e ottieni 2x = 6, quindi x = 3. Tieni x + y = 5. Il nuovo sistema nasce da mosse sicure e la sua soluzione è x = 3, y = 2. Entrambi i sistemi hanno solo (3, 2).

4. Risolvi 2x + 3y = 12 e 4x − y = 10.

Moltiplica la seconda equazione per 3: 12x − 3y = 30. Sommala alla prima: 14x = 42, quindi x = 3. Poi 4(3) − y = 10 dà y = 2. Soluzione (3, 2).

5. Nel sistema x + y = 5, x − y = 1, sostituisci l'equazione 2 con (equazione 2) + 2 × (equazione 1). Scrivi la nuova equazione e verifica la vecchia soluzione.

Nuova equazione: (x − y) + 2(x + y) = 1 + 10, quindi 3x + y = 11. Verifica (3, 2): 9 + 2 = 11. Vero, quindi la soluzione resta.

Errori comuni

Quiz di allenamento

1. Due sistemi sono equivalenti quando hanno:
2. Quale mossa NON è sicura?
3. Sommando x + y = 5 e x − y = 1 si ottiene:
4. Due rette parallele come sistema hanno:
5. La soluzione di {x + y = 7, x − y = 1} è:

Esercizi: rispondi da solo

Scrivi o scegli la risposta, poi premi Controlla. Usa un suggerimento se sei bloccato; la soluzione completa appare dopo la tua risposta.

Domande frequenti

Che cos'è un sistema equivalente in parole semplici?

È un nuovo sistema che ha esattamente le stesse soluzioni di quello vecchio, solo scritto in modo più facile.

L'eliminazione dà sempre un sistema equivalente?

Sì, purché tu ti limiti a scambiare, moltiplicare per un numero diverso da zero o sommare a un'equazione un multiplo di un'altra.

Perché verifichiamo la risposta alla fine?

La verifica scopre gli errori di calcolo e, se hai usato l'elevamento al quadrato o altri passaggi rischiosi, elimina le soluzioni false in più.

Da studiare prima

Da studiare dopo

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