Sistemas de ecuaciones

Clasifica los siguientes sistemas de ecuaciones sin resolverlos, simplemente comparando la proporcionalidad de sus coeficientes y términos independientes:

1. a) $\begin{cases} 2x - 4y = 6 \\ -x + 2y = -3 \end{cases}$

1. b) $\begin{cases} 5x + y = 10 \\ 5x + y = 15 \end{cases}$

Observa la representación gráfica de las dos rectas que forman el siguiente sistema de ecuaciones. Determina, sin realizar cálculos algebraicos, cuál es la solución del sistema y comprueba si el sistema es compatible determinado.

$\begin{cases} x + y = 3 \\ 2x - y = 0 \end{cases}$

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones lineales por el método que consideres más adecuado (sustitución, igualación o reducción) e indica si se trata de un sistema compatible determinado (SCD), compatible indeterminado (SCI) o incompatible (SIN):

$\begin{cases} 3x - 2y = 1 \\ x + 4y = 11 \end{cases}$

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones lineales con coeficientes fraccionarios simplificando previamente las expresiones:

Discute la compatibilidad del siguiente sistema de ecuaciones en función del valor del parámetro $k$. ¿Para qué valor de $k$ el sistema es compatible indeterminado (tiene infinitas soluciones)?

Dos amigos, Lucía y Marcos, fueron a una cafetería. Lucía pagó $110$ pesos por 2 cafés y 1 jugo de naranja. Marcos pagó $120$ pesos por 1 café y 2 jugos de naranja. Plantea un sistema de ecuaciones y calcula el precio de un café y el de un jugo de naranja.

El perímetro de un recinto rectangular destinado a eventos es de $50$ metros. Se sabe que el largo del recinto mide $5$ metros más que el ancho. Calcula las dimensiones del recinto planteando un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas ($x$ para el largo e $y$ para el ancho).

Para la organización de un viaje de fin de curso, los alumnos de 1° de preparatoria venden dos tipos de playeras: el modelo "Eco" a $240$ pesos y el modelo "Premium" a $360$ pesos. Al finalizar la semana han vendido un total de $150$ playeras y han recaudado $44\,400$ pesos. Plantea un sistema de ecuaciones y calcula cuántas playeras de cada tipo han vendido.

En los sistemas de tres ecuaciones con tres incógnitas, a veces la estructura ya nos permite resolverlo de forma inmediata. Halla los valores de $x$, $y$ y $z$ en el siguiente sistema escalonado utilizando el método de sustitución regresiva (empezando por la última incógnita):

$\begin{cases} 2x + y - z = 5 \\ 3y + 2z = 8 \\ 4z = 4 \end{cases}$

Aplica el primer paso del método de Gauss para eliminar la incógnita $x$ de la segunda y tercera fila en el siguiente sistema. No es necesario que termines de resolverlo, solo escribe el sistema resultante tras realizar las operaciones elementales pertinentes:

$\begin{cases} x + y + z = 6 \\ 2x - y + 3z = 9 \\ -x + 2y + z = 3 \end{cases}$

Resuelve el siguiente sistema de tres ecuaciones con tres incógnitas utilizando el método de Gauss:

En una cafetería del centro, tres amigos piden diferentes combinaciones de productos.

• El primero toma un café, un refresco y un trozo de tarta por $150$ pesos.

• El segundo toma dos cafés y un refresco por $120$ pesos.

• El tercero toma un café y dos trozos de tarta por $170$ pesos.

Calcula el precio de cada producto planteando un sistema de tres ecuaciones y resolviéndolo mediante el método de Gauss.

Discute y resuelve el siguiente sistema de ecuaciones lineales en función del parámetro real $k$ utilizando el método de Gauss:

$\begin{cases} x + y + kz = 1 \\ x + ky + z = 1 \\ kx + y + z = 1 \end{cases}$

Determina para qué valores de $k$ el sistema es Compatible Determinado, Compatible Indeterminado o Incompatible. Explica la interpretación geométrica de cada caso (planos que se cortan en un punto, en una recta o que no tienen puntos comunes).

Un laboratorio de química orgánica quiere preparar $10$ litros de una solución especial con una concentración de alcohol del $35\%$. Para ello, dispone de tres mezclas diferentes:

• Mezcla A: $20\%$ de alcohol.

• Mezcla B: $30\%$ de alcohol.

• Mezcla C: $50\%$ de alcohol.

El director del laboratorio impone la condición de que el volumen utilizado de la mezcla C debe ser el doble del volumen utilizado de la mezcla A. ¿Cuántos litros de cada mezcla se necesitan para obtener la combinación deseada?

Una gestora de fondos de inversión para jóvenes emprendedores reparte un capital de $300,000$ pesos entre tres proyectos tecnológicos: IA aplicada, Energías Verdes y Ciberseguridad.

Se sabe que:

1. El beneficio anual total ha sido de $23,500$ pesos.

2. La rentabilidad de cada proyecto fue del $5\%$ en IA, el $10\%$ en Energías Verdes y el $8\%$ en Ciberseguridad.

3. El capital invertido en Ciberseguridad es igual a la suma del capital invertido en IA y la mitad de lo invertido en Energías Verdes.

Plantea un sistema de tres ecuaciones con tres incógnitas y utiliza el método de Gauss para calcular cuánto dinero se destinó a cada proyecto.

Un sistema no lineal es aquel donde al menos una de las ecuaciones no es de primer grado. Encuentra los puntos de corte entre la recta y la parábola dadas por el siguiente sistema:

$\begin{cases} y = x^2 \\ y = x + 2 \end{cases}$

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones no lineales por el método de sustitución:

Un equipo de rescate de montaña utiliza una antena para localizar excursionistas. La señal de radio de la antena, situada en el origen de coordenadas, define un área circular de alcance dada por la ecuación $x^2 + y^2 = 25$. Un helicóptero de rescate se desplaza siguiendo una trayectoria rectilínea descrita por la ecuación $y - x = 1$. La figura muestra el área de alcance y la trayectoria (cada cuadrado de la escala equivale a 1 unidad en ambos ejes). Calcula los puntos de corte donde el helicóptero entra y sale del radio de alcance de la antena resolviendo el sistema:

Se desea vallar una parcela rectangular destinada a huertos urbanos escolares. Sabemos que el perímetro total de la parcela es de $50$ metros y que su área es de $150$ $m^2$. Halla las dimensiones de la parcela planteando y resolviendo un sistema de ecuaciones no lineal.

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones no lineales. Ten en cuenta que deberás simplificar las expresiones algebraicas antes de aplicar el método de sustitución y comprobar la validez de todas las soluciones obtenidas (recuerda que los denominadores no pueden anularse, es decir, $x\neq y$ y $x\neq -y$):

$\begin{cases} \displaystyle \frac{x+y}{x-y} + \frac{x-y}{x+y} = \frac{10}{3} \\ x^2 + y^2 = 20 \end{cases}$

Halla los valores de $x$ e $y$ que satisfacen el siguiente sistema de ecuaciones logarítmicas. Recuerda aplicar las propiedades de los logaritmos para transformar el sistema en uno algebraico y comprueba que las soluciones no invaliden los argumentos de los logaritmos originales:

$\begin{cases} \log(x) + \log(y) = 2 \\ \log(x^2) - \log(y) = 1 \end{cases}$

Un arquitecto diseña una zona de juegos rectangular para un centro escolar. El perímetro total del recinto es de $54$ metros. Por seguridad, se debe instalar una valla diagonal que divida el rectángulo en dos triángulos. Si la longitud de dicha diagonal es de $15$ metros más que la diferencia entre el largo y el ancho del rectángulo, calcula las dimensiones de la zona de juegos planteando un sistema de ecuaciones de segundo grado.

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones exponenciales mediante un cambio de variable adecuado ($u = 3^x$, $v = 2^y$):

$\begin{cases} 3^{x+1} - 2^{y+2} = 1 \\ 2 \times 3^x + 2^{y-1} = 10 \end{cases}$

Expresa los valores finales de $x$ e $y$ utilizando logaritmos si no resultan números enteros.

Dadas las funciones de oferta ($O$) y demanda ($D$) de un producto financiero en el mercado:

$D(x) = \displaystyle \frac{40}{x}$

$O(x) = x - 3$

Donde $x$ es el precio del activo e $y$ es la cantidad de activos.

1. Plantea el sistema de ecuaciones para encontrar el punto de equilibrio del mercado (donde la oferta iguala a la demanda).

2. Resuelve el sistema analíticamente.

3. ¿Tiene sentido económico la solución con valor negativo? Justifica tu respuesta basándote en la naturaleza de las variables.