Lección 13

Solucionemos sistemas con el método de sustitución

  • Usemos el método de sustitución para solucionar sistemas de ecuaciones lineales.

13.1: Conversación matemática: ¿Corresponden?

Estas son las gráficas de dos ecuaciones de un sistema.

Graph of 2 intersecting lines.

En cada caso, decide si el sistema se podría representar con estas gráficas. Prepárate para explicar cómo lo sabes.

\(\begin{cases} x + 2y = 8 \\x = \text-5 \end{cases}\)

\(\begin{cases} y = \text-7x + 13 \\y = \text-1 \end{cases}\)

\(\begin{cases} 3x = 8\\3x + y = 15 \end{cases}\)

\(\begin{cases} y = 2x - 7\\4 + y = 12 \end{cases}\)

13.2: Cuatro sistemas

Estos son los cuatro sistemas de ecuaciones que viste antes. Soluciona cada sistema. Después, verifica tus soluciones sustituyéndolas en las ecuaciones originales para ver si las ecuaciones son verdaderas.

A\(\begin{cases} x + 2y = 8 \\x = \text-5 \end{cases}\)

B\(\begin{cases} y = \text-7x + 13 \\y = \text-1 \end{cases}\)

C\(\begin{cases} 3x = 8\\3x + y = 15 \end{cases}\)

D\(\begin{cases} y = 2x - 7\\4 + y = 12 \end{cases}\)

 

13.3: ¿Qué tal ahora?

Soluciona cada sistema sin usar gráficas.

\(\begin{cases} 5x – 2y = 26 \\ y + 4 = x \end{cases}\)

\(\begin{cases} 2m – 2p = \text-6\\ p = 2m + 10 \end{cases}\)

\(\begin{cases} 2d = 8f \\ 18 - 4f = 2d \end{cases}\)

\(\begin{cases} w + \frac17z = 4 \\ z = 3w –2 \end{cases}\)



Resuelve este sistema de cuatro ecuaciones:\(\begin{cases}3 x + 2y - z + 5w= 20 \\ y = 2z-3w\\ z=w+1 \\ 2w=8 \end{cases}\)

Resumen

Por lo general, la solución de un sistema se puede encontrar usando gráficas, pero es posible que la representación gráfica no siempre sea la forma más precisa o eficiente de resolver un sistema. 

Este es un sistema de ecuaciones:

\(\begin {cases} 3p + q = 71\\2p - q = 30 \end {cases}\)

Las gráficas de las ecuaciones muestran una intersección aproximadamente en 20 para \(p\) y aproximadamente en 10 para \(q\).

Sin embargo, sin tecnología, no es fácil saber cuáles son los valores exactos.

Coordinate plane, origin O. Horizontal axis from 0 to 30 by 5’s, labeled p. Vertical axis from 0 to 20 by 5’s, labeled q. Two lines intersect near 20 comma 10.

En lugar de solucionar el sistema usando gráficas, podemos solucionarlo algebraicamente. Esta es una manera. 

Si a la primera ecuación, \(3p + q = 71\), le restamos \(3p\) a cada lado, obtenemos una ecuación equivalente: \(q= 71 - 3p\). Reescribir la ecuación original de esta forma nos ayuda a despejar la variable \(q\)

Como \(q\) es igual a \(71-3p\), en la segunda ecuación podemos reemplazar \(q\) por la expresión \(71-3p\). Esto nos da una ecuación con una sola variable, \(p\), lo que hace que encontrar \(p\) sea posible.

\(\begin {align} 2p - q &= 30 &\quad& \text {ecuación original} \\ 2p - (71 - 3p) &=30 &\quad& \text {reemplazamos }q \text{ por }71-3p\\ 2p - 71 + 3p &=30 &\quad& \text {usamos la propiedad distributiva}\\ 5p - 71 &= 30 &\quad& \text {agrupamos términos semejantes}\\ 5p &= 101 &\quad& \text {sumamos 71 a ambos lados}\\ p &= \dfrac{101}{5} &\quad& \text {dividimos entre 5 a ambos lados} \\ p&=20.2 \end {align}\)

Ahora que sabemos el valor de \(p\), podemos encontrar el valor de \(q\) reemplazando \(p\) por 20.2 en cualquiera de las ecuaciones originales y resolviendo la ecuación que resulta.

\(\begin {align} 3(20.2) + q &=71\\60.6 + q &= 71\\ q &= 71 - 60.6\\ q &=10.4 \end{align}\)​​​​​​

\(\begin {align} 2(20.2) - q &= 30\\ 40.4 - q &=30\\ \text-q &= 30 - 40.4\\ \text-q &= \text-10.4 \\ q &= \dfrac {\text-10.4}{\text-1} \\ q &=10.4 \end {align}​​​​​​\)

La solución del sistema es el par \(p=20.2\) y \(q=10.4\), o el punto \((20.2, 10.4)\) en la gráfica. 

Este método para resolver un sistema de ecuaciones se llama método de sustitución, porque sustituimos \(q\) por una expresión en la segunda ecuación.

Entradas del glosario

  • sistema de ecuaciones

    Un sistema de ecuaciones está conformado por dos o más ecuaciones que representan las restricciones de una misma situación.

  • solución de un sistema de ecuaciones

    Un par de coordenadas que hace que las dos ecuaciones del sistema sean verdaderas.

    En la gráfica se ven las ecuaciones de un sistema. La solución es el punto en donde las gráficas se intersecan.

  • sustitución

    Una sustitución consiste en reemplazar una variable por una expresión a la que es igual.