Skip to main content

Теория: Решение систем двух нелинейных уравнений методом сложения

Задание

Решите систему уравнений:

\(\displaystyle\left\{\begin{aligned}3x^2+y=4{\small,}\\2x^2-y=1{\small.}\end{aligned}\right.\)

 

Решением системы уравнений являются пары чисел:

\(\displaystyle (\)\(\displaystyle {\small;}\) \(\displaystyle )\)  и  \(\displaystyle (\)\(\displaystyle {\small;}\) \(\displaystyle ){\small.}\)

Решение

Исходная система уравнений с двумя переменными не является линейной.

Но в ней встречаются только переменные \(\displaystyle x^2\) и \(\displaystyle y{\small.}\)

При этом слагаемое \(\displaystyle y\) содержится в уравнениях системы с противоположными знаками:

\(\displaystyle\left\{\begin{aligned}3x^2\color{blue}{+y}=4{\small,}\\2x^2\color{blue}{-y}=1{\small.}\end{aligned}\right.\)

Значит, при сложении уравнений системы получится уравнение, не содержащее переменную \(\displaystyle y{\small:}\)

\(\displaystyle\begin{aligned}\underset{\color{red}{\ \ \ \ \ \ \ \text{ ---------------------------------------}}}{\color{red}{+}\begin{cases}\ 3x^2\color{blue}{+y}=4{\small,}\\2x^2\color{blue}{-y}=1\\\end{cases}}\\5x^2+0=5{\small\ \ \ \ \ \ \ \ \ }\end{aligned}\)


Заменим полученным уравнением одно из уравнений системы (например, первое):

\(\displaystyle\left\{\begin{aligned}&5x^2 = 5{\small,}\\&2x^2-y=1{\small.}\end{aligned}\right.\)

Первое уравнение системы  содержит только переменную \(\displaystyle x{\small.}\)

Решим это уравнение.

Корни уравнения \(\displaystyle 5x^2=5{\small:}\)

\(\displaystyle x=\color{magenta}{1}{\small,}\) \(\displaystyle x=\color{magenta}{-1}{\small.}\)


Найдём \(\displaystyle y\) из второго уравнения системы \(\displaystyle 2x^2-y=1{\small,}\) предварительно выразив \(\displaystyle y{\small:}\)

 \(\displaystyle y=2x^2-1{\small.}\)

Получим:

если  \(\displaystyle x=\color{magenta}{1}{\small,}\) то \(\displaystyle y=1{\small;}\)

если  \(\displaystyle x=\color{magenta}{-1}{\small,}\) то \(\displaystyle y=1{\small.}\)

Замечание / комментарий

Заметим, что удобнее подставлять в уравнение  \(\displaystyle y=2\color{red}{x^2}-1{\small}\) не два найденных значения \(\displaystyle x{\small}\) по очереди, а \(\displaystyle \color{red}{x^2} = \color{red}{1}{\small, }\) так как значение переменной \(\displaystyle y\) зависит только от значения \(\displaystyle x^2 {\small.}\)

Таким образом, исходная система имеет два решения: 

\(\displaystyle (1;1){\small,}\)

\(\displaystyle (-1;1){\small.}\)

Ответ: \(\displaystyle (1;1){\small}\) и \(\displaystyle (-1;1){\small.}\)