[Algebra] Risolvere sistemi letterali con discussione (es.216)

Es.216 pag.112

Risolvi e discuti il seguente sistema letterale intero nelle incognite x e y:

\begin{cases} x+y=a \\ ax+(2a+1)y=-a\end{cases}

In questo caso per la soluzione del sistema è conveniente usare il metodo di Cramer. Prima di iniziare con lo svolgimento dell’esercizio, ripassiamo un attimo come si applica questo metodo.

Consideriamo il seguente sistema lineare di equazioni:

\begin{cases} a_1x+b_1y=c_1 \\ a_2x+b_2y=c_2\end{cases}

Scriviamo ora i coefficienti del sistema in una tabella (matrice):
\begin{vmatrix} a_1 & b_1 & c_1 \\ a_2 & b_2 & c_2 \end{vmatrix}

A questo punto utilizziamo le matrici e calcoliamo il determinante della matrice dei coefficienti (D); il determinante dell’incognita x (Dx) e il determinante dell’incognita y (Dy).
Il determinante della matrice dei coefficienti (D) si calcola eliminando la colonna dei termini noti e moltiplicando i coefficienti nel modo che segue, ottenendo:
D=\begin{vmatrix} a_1 & b_1 \\ a_2 & b_2 \end{vmatrix}

D=a_1\cdot b_2-a_2\cdot b_1

Partendo dal determinante della matrice dei coefficienti (D), il determinante dell’incognita x (Dx) si calcola eliminando la colonna dei coefficienti delle x e mettendo al suo posto i termini noti e moltiplicando i coefficienti nel modo che segue, ottenendo:
Dx=\begin{vmatrix} c_1 & b_1 \\ c_2 & b_2 \end{vmatrix}

Dx=c_1\cdot b_2-c_2\cdot b_1
Partendo sempre dal determinante della matrice dei coefficienti (D), il determinante dell’incognita y (Dy) si calcola eliminando la colonna dei coefficienti delle y e mettendo al suo posto i termini noti e moltiplicando i coefficienti nel modo che segue, ottenendo:

Dy=\begin{vmatrix} a_1 & c_1 \\ a_2 & c_2 \end{vmatrix}

Dy=a_1\cdot c_2-a_2\cdot c_1

A questo punto possiamo ricavare la x e la y come segue:
x=\frac{Dx}{D}

y=\frac{Dy}{D}

Dopo questa breve premessa possiamo ritornare alla nostra equazione e svolgerla usando il metodo di Cramer:

\begin{cases} x+y=a \\ ax+(2a+1)y=-a\end{cases}

Calcolo il determinante della matrice dei coefficienti (D):

D=\begin{vmatrix} 1 & 1 \\ a & 2a+1 \end{vmatrix}

D=1\cdot (2a+1)-a

D=2a+1-a=a+1

Calcolo il determinante dell’incognita x (Dx):

Dx=\begin{vmatrix} a & 1 \\ -a & 2a+1 \end{vmatrix}

Dx=a(2a+1)-(-a)

Dx=2a^2+a+a

Dx=2a^2+2a

Dx=2a(a+1)

Calcolo il determinante dell’incognita y (Dy):

Dy=\begin{vmatrix} 1 & a \\ a & -a \end{vmatrix}

Dy=-a-a^2

Dy=-a(a+1)

Ora possiamo calcolare x e y:

x=\frac{Dx}{D}=\frac{2a(a+1)}{a+1}

x=\frac{2a\cancel{(a+1)}}{\cancel{a+1}}

x=2a

y=\frac{Dy}{D}=\frac{-a(a+1)}{a+1}

y=\frac{-a\cancel{(a+1)}}{\cancel{a+1}}

y=-a

Quindi il risultato finale è il seguente:

Se a ≠  –1

\begin{cases} x=2a \\ y=-a \end{cases}

Se a = –1  il sistema è indeterminato.

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