Sistemas de ecuaciones
En la cantina del colegio, Mateo compra una chipa y dos gaseosas y paga ₲25.000. Liz compra una chipa y una gaseosa y paga ₲15.000. ¿Cuánto cuesta cada cosa? Hay dos cosas que no sabés (el precio de la chipa y el de la gaseosa) y dos pistas. Con una sola ecuación no alcanza: necesitás un sistema.
Qué es un sistema
Para comprobar, reemplazá en las dos ecuaciones: $5.000 + 2 \cdot 10.000 = 25.000$ ✓ y $5.000 + 10.000 = 15.000$ ✓. Si el par cumple solo una, no es solución del sistema.
Significado gráfico
Cada ecuación lineal con dos incógnitas es una recta: todos sus puntos son soluciones de esa ecuación. La solución del sistema es el punto que está en las dos rectas, es decir, donde se cortan. Movelas con los deslizadores:
Hay tres posibilidades:
| Rectas | Tipo de sistema | Soluciones |
|---|---|---|
| Se cortan | Compatible determinado (SCD) | Una |
| Paralelas | Incompatible (SI) | Ninguna |
| Coincidentes | Compatible indeterminado (SCI) | Infinitas |
Observa la representación gráfica de las dos rectas que forman un sistema de ecuaciones. Determina, sin realizar cálculos algebraicos, cuál es la solución del sistema y…
Observa la representación gráfica de las dos rectas que forman un sistema de ecuaciones. Determina, sin realizar cálculos algebraicos, cuál es la solución del sistema y clasifícalo en Compatible Determinado, Compatible Indeterminado o Incompatible.
Copia y completa en tu cuaderno la siguiente tabla de valores para las dos ecuaciones del sistema. Después, indica cuál es la solución común observando los resultados:…
Copia y completa en tu cuaderno la siguiente tabla de valores para las dos ecuaciones del sistema. Después, indica cuál es la solución común observando los resultados:
Sistema: $\begin{cases} x + y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases}$
| $x$ | $y$ (Ecuación 1) | $y$ (Ecuación 2) |
|---|---|---|
| $1$ | ||
| $2$ | ||
| $3$ | ||
| $4$ |
Dos amigos, Lucía y Marcos, están acumulando puntos en su videojuego favorito para desbloquear una nueva recompensa. Las misiones de sigilo se representan por la…
Dos amigos, Lucía y Marcos, están acumulando puntos en su videojuego favorito para desbloquear una nueva recompensa. Las misiones de sigilo se representan por la incógnita $x$ y las misiones de asalto por la incógnita $y$. El sistema de ecuaciones que describe los objetivos que deben cumplir hoy es el siguiente:
$$\begin{cases} x + y = 5 \\ 2x + 3y = 12 \end{cases}$$Comprueba de forma numérica si el par de valores $(x = 3, y = 2)$ es la solución del sistema. A la vista de la siguiente gráfica, indica si los amigos han conseguido encontrar el punto exacto donde se cumplen ambas condiciones (misiones totales y puntos acumulados).
Leer un sistema en el gráfico
Una recta se escribe $y = mx + b$: $m$ es la pendiente y $b$ la ordenada al origen (donde corta al eje $y$). Si el gráfico te muestra dos puntos de cada recta, podés armar el sistema.
Clasificar sin dibujar
Si despejás $y$ en las dos ecuaciones, alcanza con comparar:
-
Distinta pendiente → se cortan → compatible determinado.
-
Misma pendiente y distinta ordenada al origen → paralelas → incompatible.
-
Misma pendiente y misma ordenada al origen → son la misma recta → compatible indeterminado.
Observa la siguiente representación gráfica de un sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas y responde a las cuestiones planteadas: a) Indica las coordenadas…
Observa la siguiente representación gráfica de un sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas y responde a las cuestiones planteadas:
- a) Indica las coordenadas del punto de corte $P$ de ambas rectas.
- b) ¿Qué representa ese punto en relación con el sistema de ecuaciones?
- c) Clasifica el sistema según el número de soluciones que presenta.
- d) ¿Es el punto $P$ solución del siguiente sistema?
$\begin{cases} 2x + y = 8 \\ x - 3y = -3 \end{cases}$
Explica brevemente por qué lo es o por qué no, verificando ambas igualdades.
Observa la siguiente representación gráfica de dos funciones lineales que forman un sistema de ecuaciones. a) Identifica las ecuaciones de ambas rectas a partir de sus…
Observa la siguiente representación gráfica de dos funciones lineales que forman un sistema de ecuaciones.
- a) Identifica las ecuaciones de ambas rectas a partir de sus puntos de corte y su pendiente.
- b) Determina gráficamente la solución del sistema.
- c) Clasifica el sistema según su número de soluciones (SCD, SCI o SI).
Observa la representación gráfica de las rectas $r$ y $s$ que forman un sistema de ecuaciones. a) Identifica las ecuaciones de ambas rectas a partir de sus puntos de…
Observa la representación gráfica de las rectas $r$ y $s$ que forman un sistema de ecuaciones.
- a) Identifica las ecuaciones de ambas rectas a partir de sus puntos de corte con los ejes.
- b) Determina, analíticamente y mediante el gráfico, si el sistema es compatible determinado, indeterminado o incompatible.
- c) Halla el punto de intersección $(x, y)$.
Método de sustitución
Despejás una incógnita en una ecuación y la sustituís en la otra. Es el más cómodo cuando alguna incógnita tiene coeficiente 1 o $-1$.
Resuelve por el método de sustitución el siguiente sistema, aprovechando que una de las incógnitas ya se encuentra despejada en la primera ecuación:…
Resuelve por el método de sustitución el siguiente sistema, aprovechando que una de las incógnitas ya se encuentra despejada en la primera ecuación:
$\begin{cases} y = 3x \\ 2x + y = 10 \end{cases}$
Método de igualación
Despejás la misma incógnita en las dos ecuaciones e igualás las expresiones. Es un caso particular de sustitución: la expresión de una ecuación se sustituye en la otra.
Resuelve por el método de igualación el siguiente sistema de ecuaciones. Fíjate que la incógnita $x$ ya está despejada en ambas expresiones:…
Resuelve por el método de igualación el siguiente sistema de ecuaciones. Fíjate que la incógnita $x$ ya está despejada en ambas expresiones:
$\begin{cases} x = 5 - y \\ x = 2y - 1 \end{cases}$
Método de reducción
Multiplicás las ecuaciones por números adecuados para que, al sumarlas (o restarlas), una incógnita desaparezca. También se llama de sumas y restas. Es el mejor cuando los coeficientes son iguales u opuestos o cuando no hay ninguna incógnita "sola".
Cuando todo se cancela
Si al sumar o restar desaparecen las dos incógnitas, mirá lo que queda:
-
$0 = 0$ (siempre cierto) → infinitas soluciones: compatible indeterminado. Ejemplo: $x + y = 3$ y $2x + 2y = 6$.
-
$0 = 2$ (nunca cierto; en general, $0$ igual a un número distinto de $0$) → ninguna solución: incompatible. Ejemplo: $x + y = 3$ y $2x + 2y = 8$. Si multiplicás la primera por 2 y se la restás a la segunda, queda $0 = 8 - 6 = 2$, es decir, algo imposible.
Resuelve por el método de reducción el siguiente sistema. Observa que los coeficientes de la incógnita $y$ son iguales pero de signo contrario, por lo que puedes sumar…
Resuelve por el método de reducción el siguiente sistema. Observa que los coeficientes de la incógnita $y$ son iguales pero de signo contrario, por lo que puedes sumar las ecuaciones directamente:
$\begin{cases} 4x + y = 7 \\ 2x - y = 5 \end{cases}$
Plantear problemas con sistemas
-
Elegí dos incógnitas y escribí qué significa cada una ($x$ = cantidad de entradas de…).
-
Traducí cada dato del enunciado a una ecuación.
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Resolvé por el método que más convenga.
-
Comprobá en el enunciado (no solo en las ecuaciones) y escribí una respuesta completa, con unidades.
Traducí al lenguaje algebraico la siguiente situación y planteá un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, indicando claramente qué representa cada variable: "En…
Traducí al lenguaje algebraico la siguiente situación y planteá un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, indicando claramente qué representa cada variable:
"En una cafetería, un grupo de amigos pagó $\text{₲}\ 77\,000$ por $2$ gaseosas y $3$ bolsas de papas fritas. Otro grupo pagó $\text{₲}\ 91\,000$ por $4$ gaseosas y $1$ bolsa de papas fritas".
En una tienda de videojuegos se venden mandos y juegos de segunda mano. Marcos ha comprado un mando y un juego por $\text{₲}\ 350\,000$. Si el precio del juego es el…
En una tienda de videojuegos se venden mandos y juegos de segunda mano. Marcos ha comprado un mando y un juego por $\text{₲}\ 350\,000$. Si el precio del juego es el triple que el del mando, ¿cuánto cuesta cada artículo?
Plantea un sistema de ecuaciones y resuélvelo por el método que prefieras.
En la organización de un evento de E-sports, se han vendido un total de 250 entradas. Existen dos tipos de localidades: las "Gamer", que cuestan $\text{₲}\ 105\,000$, y…
En la organización de un evento de E-sports, se han vendido un total de 250 entradas. Existen dos tipos de localidades: las "Gamer", que cuestan $\text{₲}\ 105\,000$, y las "Pro", que cuestan $\text{₲}\ 175\,000$. Si la recaudación total ha sido de $\text{₲}\ 32\,900\,000$, plantea un sistema de ecuaciones y calcula cuántas entradas de cada tipo se han vendido utilizando el método de sustitución.
Problemas de edades, cifras y figuras
Tres tipos clásicos que se resuelven igual que el anterior:
-
Edades: "dentro de 10 años" se escribe sumando 10 a cada edad. "El doble de" se escribe $2 \cdot$.
-
Números de dos cifras: si la cifra de las decenas es $x$ y la de las unidades es $y$, el número es $10x + y$. Invertido es $10y + x$.
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Figuras: el perímetro de un rectángulo es $2\,(\text{largo} + \text{ancho})$ y el área es largo $\cdot$ ancho.
Dos conocidos streamers* están comparando sus años de experiencia en la plataforma. La suma de sus edades actuales es de $44$ años. Dentro de $10$ años, la edad del…
Dos conocidos streamers están comparando sus años de experiencia en la plataforma. La suma de sus edades actuales es de $44$ años. Dentro de $10$ años, la edad del mayor será exactamente el doble de la edad que el menor tiene en la actualidad.
Plantea un sistema de ecuaciones lineales y averigua la edad actual de cada uno.
Un número de dos cifras tiene una propiedad curiosa: la cifra de las decenas es el doble de la cifra de las unidades. Si restamos $27$ a dicho número, obtenemos el…
Un número de dos cifras tiene una propiedad curiosa: la cifra de las decenas es el doble de la cifra de las unidades. Si restamos $27$ a dicho número, obtenemos el número resultante de invertir el orden de sus cifras.
Traduce el enunciado a un sistema de ecuaciones (recuerda expresar el número en forma polinómica: $10x + y$) y halla de qué número se trata.
Se está diseñando una nueva zona de juegos rectangular en el patio del colegio. El arquitecto estableció que el perímetro total debe ser de $56$ metros. Además, para que…
Se está diseñando una nueva zona de juegos rectangular en el patio del colegio. El arquitecto estableció que el perímetro total debe ser de $56$ metros. Además, para que haya espacio suficiente para los aros de básquetbol, el largo de la zona debe ser $4$ metros menor que el triple del ancho.
Calculá las dimensiones de la zona de juegos planteando un sistema de ecuaciones y resolviéndolo por el método de igualación.
Problemas de mezclas y de móviles
Mezclas. Una ecuación cuenta las cantidades (kg o litros que se mezclan) y la otra cuenta lo que aportan (dinero o sal de cada parte).
Móviles. Se usa $e = v \cdot t$. Cuando uno alcanza al otro, recorrieron la misma distancia. El que sale después viaja menos tiempo.
Cuando dos móviles van en sentidos opuestos, las velocidades se suman; cuando van en el mismo sentido, se restan.
En una tienda de productos a granel, queremos preparar una mezcla especial de $20\ kg$ de frutos secos que salga a un precio de $\text{₲}\ 59\,500/kg$. Para ello,…
En una tienda de productos a granel, queremos preparar una mezcla especial de $20\ kg$ de frutos secos que salga a un precio de $\text{₲}\ 59\,500/kg$. Para ello, utilizaremos anacardos que cuestan $\text{₲}\ 70\,000/kg$ y cacahuetes que cuestan $\text{₲}\ 42\,000/kg$.
Aplica el método de reducción para averiguar cuántos kilogramos de anacardos y cuántos de cacahuetes debemos mezclar.
Dos ciclistas, Paula y Sergio, recorren una pista circular de $400$ metros. Si corren en sentidos opuestos, se cruzan cada $20$ segundos. Si corren en el mismo sentido,…
Dos ciclistas, Paula y Sergio, recorren una pista circular de $400$ metros. Si corren en sentidos opuestos, se cruzan cada $20$ segundos. Si corren en el mismo sentido, Paula (que es más rápida) adelanta a Sergio cada $100$ segundos.
Sabiendo que el espacio recorrido es igual a la velocidad por el tiempo ($e = v \cdot t$), plantea un sistema de ecuaciones para calcular la velocidad de cada ciclista en metros por segundo.
Una empresa de mensajería utiliza drones y furgonetas para sus repartos. Sabemos que el doble del número de drones excede en 2 unidades al triple del número de…
Una empresa de mensajería utiliza drones y furgonetas para sus repartos. Sabemos que el doble del número de drones excede en 2 unidades al triple del número de furgonetas. Además, si compraran 2 drones más y perdieran una furgoneta, tendrían el triple de drones que de furgonetas. Plantea un sistema de ecuaciones lineales y halla cuántos vehículos de cada tipo tiene la empresa.
Ecuaciones con denominadores
Al resolver sistemas más complicados aparecen ecuaciones con fracciones. El truco es eliminar los denominadores multiplicando todos los términos por el mcm de los denominadores.
Resuelve la siguiente ecuación de primer grado, prestando especial atención a la simplificación de las fracciones y al signo negativo que precede a los paréntesis:…
Resuelve la siguiente ecuación de primer grado, prestando especial atención a la simplificación de las fracciones y al signo negativo que precede a los paréntesis:
$$\frac{2(x - 3)}{5} - \frac{x - 1}{2} = \frac{3x - 4}{10} - \frac{5(1 - x)}{4}$$Sistemas con una ecuación de segundo grado
A veces una de las ecuaciones no es lineal. Por ejemplo, si de un rectángulo conocés el perímetro y el área. Se sustituye igual, y queda una ecuación cuadrática $ax^2 + bx + c = 0$, que se resuelve con la fórmula general:
$$x = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}, \qquad \Delta = b^2 - 4ac \text{ (el discriminante)}$$-
Si $\Delta > 0$: dos soluciones distintas.
-
Si $\Delta = 0$: una única solución (doble).
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Si $\Delta < 0$: ninguna solución real.
Estudia el discriminante de la siguiente ecuación de segundo grado y determina para qué valor del parámetro $k$ la ecuación tiene una única solución real (solución…
Estudia el discriminante de la siguiente ecuación de segundo grado y determina para qué valor del parámetro $k$ la ecuación tiene una única solución real (solución doble). Una vez hallado $k$, resuelve la ecuación:
$$x^2 - 12x + k = 0$$Halla las dimensiones de un marco rectangular de madera sabiendo que su perímetro es de $60\text{ cm}$ y que su área es de $216\text{ cm}^2$. Para resolverlo, deberás…
Halla las dimensiones de un marco rectangular de madera sabiendo que su perímetro es de $60\text{ cm}$ y que su área es de $216\text{ cm}^2$. Para resolverlo, deberás plantear un sistema donde una de las ecuaciones sea de segundo grado o resolverlo mediante una ecuación de segundo grado usando la relación entre la suma y el producto de las raíces.
En un laboratorio de química se quieren mezclar dos soluciones salinas. La primera tiene una concentración del $15\%$ de sal y la segunda del $40\%$. Si se necesitan…
En un laboratorio de química se quieren mezclar dos soluciones salinas. La primera tiene una concentración del $15\%$ de sal y la segunda del $40\%$. Si se necesitan obtener exactamente $20$ litros de una mezcla con una concentración del $30\%$, ¿cuántos litros de cada solución se deben utilizar? Plantea y resuelve el sistema de ecuaciones.
Algunos problemas difíciles combinan todo lo anterior (cifras, móviles, mezclas). Siempre sirve el mismo camino: incógnitas, ecuaciones, método, comprobación y respuesta.
Dos ciclistas, Ioana y Boris, participan en una carrera de larga distancia. Boris sale de la meta a una velocidad constante de $24\text{ km/h}$. Media hora más tarde,…
Dos ciclistas, Ioana y Boris, participan en una carrera de larga distancia. Boris sale de la meta a una velocidad constante de $24\text{ km/h}$. Media hora más tarde, Ioana sale en su persecución a una velocidad de $32\text{ km/h}$.
- a) ¿Cuánto tiempo tardará Ioana en alcanzar a Boris?
- b) ¿A qué distancia de la línea de meta se producirá el encuentro?
Sugerencia: Utiliza el sistema de ecuaciones basado en la fórmula $e = v \cdot t$.
Halla un número de dos cifras sabiendo que la suma de sus dígitos es $12$ y que, si se invierte el orden de dichas cifras, el número resultante es $18$ unidades mayor…
Halla un número de dos cifras sabiendo que la suma de sus dígitos es $12$ y que, si se invierte el orden de dichas cifras, el número resultante es $18$ unidades mayor que el número original.
Nota: Recuerda que un número de cifras $xy$ se escribe algebraicamente como $10x + y$.
Vuelta al principio: la chipa cuesta ₲5.000 y la gaseosa ₲10.000. Mateo pagó $5.000 + 2 \cdot 10.000 = 25.000$ guaraníes y Liz $5.000 + 10.000 = 15.000$ guaraníes.