Matrice, determinanți, sisteme

Sisteme de ecuații liniare: forma matriceală și regula lui Cramer

Matricea sistemului și matricea extinsă, sistemul de tip Cramer și formulele x = Δx/Δ, metoda matriceală X = A⁻¹B, sistemele omogene și condiția de soluție unică folosită la Subiectul al II-lea.

  • 25 min
  • La BAC: Subiectul al II-lea (1)
  • Verificat pe bareme
Ilustrație: Sisteme de ecuații liniare: forma matriceală și regula lui Cramer
Ilustrație generată pentru ZECE (artistică, nu o planșă științifică: pentru detalii exacte vezi schemele din lecție).

ții minte doar fișa asta și ești acoperit

Fișa de aur

  1. 01

    Sistemul AX = B are soluție unică ⇔ det A ≠ 0 (pentru n ecuații cu n necunoscute).

  2. 02

    Cramer: x = Δx/Δ, y = Δy/Δ, z = Δz/Δ; Δx = Δ cu coloana lui x înlocuită de termenii liberi.

    Truc: Fiecare necunoscută își „împrumută” coloana termenilor liberi.

  3. 03

    Când Δ depinde de un parametru: soluție unică ⇔ parametrul nu e rădăcină a lui Δ. Scrie mulțimea exclusă înainte de orice calcul.

  4. 04

    Sistem omogen: are mereu soluția (0, 0, 0); are și soluții nenule ⇔ Δ = 0.

  5. 05

    Verifică soluția în toate ecuațiile: dacă a doua sau a treia nu se verifică, ai greșit un semn.

1 din 7

Pe scurt

2 minesențialul, de recitit oricând

Culorile din lecție:termenidee-cheie

  • Un sistem liniar se scrie AX = B: matricea sistemului, matricea extinsă (cu coloana termenilor liberi).
  • Tip Cramer: ecuații, necunoscute, ; soluția unică .
  • Metoda matriceală: (același rezultat).
  • Sistem omogen: compatibil mereu; soluții nenule .
  • La BAC: depinde de un parametru; „soluție unică” înseamnă exact .

Forma matriceală

1 min

Sistemul

se scrie , cu

Un triplet este soluție dacă verifică toate ecuațiile. După numărul de soluții, sistemul este compatibil determinat, compatibil nedeterminat sau incompatibil.

Regula lui Cramer

4 min 2 întrebări la final

Teoremă. Dacă sistemul are ecuații, necunoscute și (sistem de tip Cramer), atunci el este compatibil determinat, iar soluția este

unde , , se obțin din înlocuind coloana coeficienților necunoscutei respective cu coloana termenilor liberi.

Legătura cu inversa: dacă , din rezultă ; formulele lui Cramer sunt exact elementele acestui produs. Pe foaie poți folosi oricare metodă; pentru o singură necunoscută cerută, Cramer e mai rapid.

Metoda substituției/reducerii rămâne corectă și punctată integral („orice soluție corectă se punctează”). Când coeficienții sunt simpli, e adesea cea mai scurtă.

Exemplul 1. Sistem numeric

Sistemul este de tip Cramer.

, , . Verificare în a doua ecuație: .

Cum se obține Δₓ

Δₓ =6115−1211−1
Termenii liberi 6, 5, 1 iau locul coloanei lui x din Δ. Rezultă Δₓ = 7 și, cum Δ = 7, x = 1.

Când are un sistem de 3 ecuații cu 3 necunoscute soluție unică?

Cum se obține Δy?

Sisteme omogene

3 min o întrebare la final

Un sistem cu toți termenii liberi nuli are întotdeauna soluția . Pentru ecuații cu necunoscute:

  • dacă , soluția nulă este unică;
  • dacă , sistemul are și soluții nenule (este compatibil nedeterminat).
Exemplul 2. Sistem omogen cu parametru

Determinați pentru care sistemul , , are soluții nenule.

este un determinant Vandermonde cu (linia a doua: ; linia a treia: pătratele lor), deci .

Soluții nenule . De exemplu, pentru , este o soluție nenulă.

Când are un sistem omogen soluții nenule?

Itemi oficiali rezolvați

12 min

Model BAC 2020, II.1.c

și sistemul , , . Determinați real, știind că sistemul are soluție unică și .

Din b), . Soluție unică . Scăzând primele două ecuații: , deci ; apoi se obține

Cum , obținem a = −3 (barem: 3p soluția, 2p condiția și eliminarea lui ). Verificare: pentru , soluția verifică toate cele trei ecuații.

BAC 2020, sesiunea specială, varianta 1, II.1.c

Sistemul , , . Determinați numărul natural pentru care sistemul are soluție unică , cu numere naturale.

Din b), . Soluție unică , deci pentru : .

Din a doua ecuație, , iar membrul stâng este natural, deci , adică (3p).

  • : soluția unică este , care nu convine.
  • : sistemul , , are soluția , care convine.

Deci a = 0 (2p).

BAC 2026, iunie–iulie, varianta 3, II.1.c

Sistemul , , , cu (de la b)), deci cu soluție unică pentru orice . Determinați numărul natural nenul pentru care soluția verifică , unde este număr natural.

Din a treia ecuație, ; înlocuind, și , de unde

Condiția devine (3p). Cum , membrul stâng este pozitiv, deci , adică (și atunci ): a = 1 (2p).

BAC 2025, august, varianta 9, II.1.c

și sistemul , , . Determinați real pentru care sistemul are soluție unică și .

, deci soluția este unică pentru (2p). Scăzând a doua ecuație din prima: , ; din a doua, ; în a treia: , deci . Din : a = −1/2, care convine (3p).

Toate soluțiile au fost verificate prin substituție în fiecare ecuație.

Ce se cere la BAC

2 mincum apare la examen

  • a) sau o verificare (de exemplu, că un triplet dat este soluție).
  • b) forma lui , des factorizată, sau „pentru ce sistemul este compatibil determinat”.
  • c) soluție unică + condiție pe soluție: model 2020 (), 2020 specială (), 2026 iunie (), 2025 august (). Baremul punctează explicit eliminarea valorilor care anulează determinantul.

Greșeli care costă puncte

2 mincapcanele de evitat

  • Valorile interzise () uitate: în model 2020, satisface ecuația finală, dar nu convine.
  • Coloana greșită la , , .
  • Soluția neverificată: un semn greșit la se vede imediat într-o ecuație.
  • La „numere naturale”: lipsa argumentului de divizibilitate sau de semn care reduce cazurile.
  • „Sistem omogen incompatibil”: un sistem omogen nu este niciodată incompatibil.

Termeni-cheie

Matricea sistemului
Matricea A a coeficienților necunoscutelor; sistemul se scrie AX = B, cu X coloana necunoscutelor și B coloana termenilor liberi.
Matricea extinsă
Matricea Ā obținută adăugând la A coloana termenilor liberi.
Sistem compatibil determinat
Sistem cu soluție unică.
Sistem compatibil nedeterminat
Sistem cu o infinitate de soluții.
Sistem incompatibil
Sistem fără soluții.
Sistem de tip Cramer
Sistem cu numărul de ecuații egal cu numărul de necunoscute și determinantul matricei sistemului nenul.
Regula lui Cramer
Un sistem de tip Cramer are soluția unică x_i = Δ_i/Δ, unde Δ_i se obține înlocuind coloana i din Δ cu coloana termenilor liberi.
Sistem omogen
Sistem cu toți termenii liberi 0; are mereu soluția nulă.
Soluții nenule ale sistemului omogen
Un sistem omogen pătratic are și soluții nenule dacă și numai dacă Δ = 0.

Notițele mele

Salvat local

Surse