Clasa 11Algebră

Sisteme de Ecuații Liniare — Teorie, Formule si Exemple

Sistemele de ecuații liniare sunt o temă centrală din programa de clasa a 11-a, Matematică M1, prezentă în aproape fiecare variantă de Bacalaureat la Subiectul II. Un sistem liniar se scrie matriceal ca AX=BAX = B și se rezolvă prin regula lui Cramer (când detA0\det A \neq 0) sau prin metoda Gauss (eliminare gaussiană). Cel mai frecvent tip de problemă la BAC este un sistem 3×33 \times 3 cu parametru, unde trebuie să discuți compatibilitatea folosind teorema Rouché-Capelli. Stăpânirea acestor metode presupune cunoașterea solidă a calculului cu matrice și determinanți — cele trei teme formează un bloc inseparabil la Subiectul II.

Forma matriceală a unui sistem liniar

Un sistem de nn ecuații cu nn necunoscute: {a11x1+a12x2++a1nxn=b1a21x1+a22x2++a2nxn=b2an1x1+an2x2++annxn=bn\begin{cases} a_{11}x_1 + a_{12}x_2 + \cdots + a_{1n}x_n = b_1 \\ a_{21}x_1 + a_{22}x_2 + \cdots + a_{2n}x_n = b_2 \\ \vdots \\ a_{n1}x_1 + a_{n2}x_2 + \cdots + a_{nn}x_n = b_n \end{cases} se scrie compact ca AX=BA \cdot X = B, unde:
  • A=(aij)n×nA = (a_{ij})_{n \times n}matricea coeficienților (matricea sistemului)
  • XXvectorul necunoscutelor (n×1n \times 1)
  • BBvectorul termenilor liberi (n×1n \times 1)
Matricea extinsă A~=(AB)\tilde{A} = (A \mid B) se obține adăugând coloana BB la dreapta matricei AA. Se folosește în metoda Gauss și în analiza Rouché-Capelli. Rangul unei matrice este ordinul celui mai mare minor nenul, adică numărul maxim de linii (sau coloane) liniar independente. Sistem omogen — când B=OB = O (toți termenii liberi sunt 0). Un sistem omogen are întotdeauna cel puțin soluția banală x1=x2==xn=0x_1 = x_2 = \cdots = x_n = 0.
usorExercițiu de bază
Scrieți în formă matriceală sistemul {2x+y=5x3y=1\begin{cases} 2x + y = 5 \\ x - 3y = 1 \end{cases}.
1
2 puncte
Identificăm coeficienții: A=(2113)A = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 1 & -3 \end{pmatrix}, X=(xy)X = \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}, B=(51)B = \begin{pmatrix} 5 \\ 1 \end{pmatrix}.
2
2 puncte
Forma matriceală: (2113)(xy)=(51)\begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 1 & -3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 1 \end{pmatrix}. Matricea extinsă: A~=(215131)\tilde{A} = \begin{pmatrix} 2 & 1 & | & 5 \\ 1 & -3 & | & 1 \end{pmatrix}.
usorExercițiu de bază — sistem 3x3
Scrieți matricea sistemului și matricea extinsă pentru: {x+2yz=33xy+2z=12x+y+z=4\begin{cases} x + 2y - z = 3 \\ 3x - y + 2z = 1 \\ 2x + y + z = 4 \end{cases}.
1
2 puncte
A=(121312211)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 & -1 \\ 3 & -1 & 2 \\ 2 & 1 & 1 \end{pmatrix}, B=(314)B = \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \\ 4 \end{pmatrix}.
2
3 puncte
Matricea extinsă: A~=(121331212114)\tilde{A} = \begin{pmatrix} 1 & 2 & -1 & | & 3 \\ 3 & -1 & 2 & | & 1 \\ 2 & 1 & 1 & | & 4 \end{pmatrix}. Verificăm: detA=1(12)2(34)+(1)(3+2)=3+25=60\det A = 1(-1-2) - 2(3-4) + (-1)(3+2) = -3 + 2 - 5 = -6 \neq 0.

Teorema Rouche-Capelli și compatibilitatea sistemului

Teorema Rouché-Capelli stabilește câte soluții are un sistem liniar AX=BAX = B cu nn necunoscute: | Condiție | Tip sistem | Număr de soluții | |---|---|---| | rang(A)rang(A~)\text{rang}(A) \neq \text{rang}(\tilde{A}) | Incompatibil | 00 soluții | | rang(A)=rang(A~)=n\text{rang}(A) = \text{rang}(\tilde{A}) = n | Compatibil determinat | Exact 11 soluție | | rang(A)=rang(A~)=r<n\text{rang}(A) = \text{rang}(\tilde{A}) = r < n | Compatibil nedeterminat | \infty soluții (nrn - r necunoscute libere) | Observație importantă: Rangul matricei extinse A~\tilde{A} este întotdeauna rang(A)\geq \text{rang}(A) (adăugarea unei coloane nu scade rangul). Deci singurele posibilități sunt rang(A~)=rang(A)\text{rang}(\tilde{A}) = \text{rang}(A) sau rang(A~)=rang(A)+1\text{rang}(\tilde{A}) = \text{rang}(A) + 1. Cazul pătratic (nn ecuații, nn necunoscute) se simplifică:
  • detA0rang(A)=n\det A \neq 0 \Rightarrow \text{rang}(A) = n \Rightarrow soluție unică — aplici Cramer
  • detA=0rang(A)<n\det A = 0 \Rightarrow \text{rang}(A) < n \Rightarrow fie incompatibil, fie nedeterminat — aplici Gauss
mediuTip BAC — discuție cu parametru
Discutați compatibilitatea sistemului {x+y=22x+2y=k\begin{cases} x + y = 2 \\ 2x + 2y = k \end{cases} în funcție de kRk \in \mathbb{R}.
1
2 puncte
Calculăm detA=1122=22=0\det A = \begin{vmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 2 \end{vmatrix} = 2 - 2 = 0. Deoarece detA=0\det A = 0, Cramer nu se aplică. Trecem la analiza Rouché-Capelli.
2
3 puncte
Matricea extinsă: A~=(11222k)\tilde{A} = \begin{pmatrix} 1 & 1 & | & 2 \\ 2 & 2 & | & k \end{pmatrix}. rang(A)=1\text{rang}(A) = 1 (liniile sunt proporționale: L2=2L1L_2 = 2L_1). Pentru rang(A~)\text{rang}(\tilde{A}): minorul 122k=k4\begin{vmatrix} 1 & 2 \\ 2 & k \end{vmatrix} = k - 4.
3
3 puncte
Dacă k=4k = 4: rang(A~)=1=rang(A)<2\text{rang}(\tilde{A}) = 1 = \text{rang}(A) < 2 — sistem compatibil nedeterminat. Soluția generală: x=2tx = 2 - t, y=ty = t, tRt \in \mathbb{R}. Dacă k4k \neq 4: rang(A~)=21=rang(A)\text{rang}(\tilde{A}) = 2 \neq 1 = \text{rang}(A) — sistem incompatibil.
mediuTip BAC — sistem 3x3 cu parametru
Determinați valorile lui mRm \in \mathbb{R} pentru care sistemul {x+y+z=1x+my+z=0x+y+mz=0\begin{cases} x + y + z = 1 \\ x + my + z = 0 \\ x + y + mz = 0 \end{cases} este compatibil determinat.
1
2 puncte
Sistemul este compatibil determinat detA0\Leftrightarrow \det A \neq 0. Calculăm: detA=1111m111m\det A = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & m & 1 \\ 1 & 1 & m \end{vmatrix}.
2
3 puncte
Dezvoltăm pe prima linie (sau Sarrus): detA=m2+1+1mm1=m22m+1=(m1)2\det A = m^2 + 1 + 1 - m - m - 1 = m^2 - 2m + 1 = (m-1)^2.
3
2 puncte
detA=0(m1)2=0m=1\det A = 0 \Leftrightarrow (m-1)^2 = 0 \Leftrightarrow m = 1. Deci sistemul este compatibil determinat pentru orice mR{1}m \in \mathbb{R} \setminus \{1\}.

Regula lui Cramer pentru rezolvarea sistemelor

Regula lui Cramer rezolvă orice sistem pătrat cu detA0\det A \neq 0 (sistem compatibil determinat). Formula generală: xk=detAkdetAx_k = \dfrac{\det A_k}{\det A}, unde AkA_k se obține din AA înlocuind coloana kk cu vectorul termenilor liberi BB. Algoritmul pentru un sistem 3×33 \times 3:
  1. Calculezi detA\det A — dacă este 00, Cramer nu se aplică
  2. Calculezi detA1\det A_1 (coloana 1 din AA este înlocuită cu BB)
  3. Calculezi detA2\det A_2 (coloana 2 din AA este înlocuită cu BB)
  4. Calculezi detA3\det A_3 (coloana 3 din AA este înlocuită cu BB)
  5. x=detA1detAx = \dfrac{\det A_1}{\det A}, y=detA2detA\quad y = \dfrac{\det A_2}{\det A}, z=detA3detA\quad z = \dfrac{\det A_3}{\det A}
Total: 4 determinanți de ordin 3 (calculați prin Sarrus sau dezvoltare Laplace). Echivalent: Dacă detA0\det A \neq 0, soluția se poate scrie și ca X=A1BX = A^{-1} \cdot B.
mediuTip BAC — Subiectul II
Rezolvați prin regula lui Cramer: {2x+y=53x2y=4\begin{cases} 2x + y = 5 \\ 3x - 2y = 4 \end{cases}.
1
3 puncte
detA=2132=2(2)13=43=70\det A = \begin{vmatrix} 2 & 1 \\ 3 & -2 \end{vmatrix} = 2 \cdot (-2) - 1 \cdot 3 = -4 - 3 = -7 \neq 0. Sistemul este compatibil determinat, deci Cramer se aplică.
2
3 puncte
detA1=5142=5(2)14=14\det A_1 = \begin{vmatrix} 5 & 1 \\ 4 & -2 \end{vmatrix} = 5 \cdot(-2) - 1 \cdot 4 = -14, detA2=2534=2453=7\quad \det A_2 = \begin{vmatrix} 2 & 5 \\ 3 & 4 \end{vmatrix} = 2 \cdot 4 - 5 \cdot 3 = -7.
3
2 puncte
x=detA1detA=147=2x = \dfrac{\det A_1}{\det A} = \dfrac{-14}{-7} = 2, y=detA2detA=77=1\quad y = \dfrac{\det A_2}{\det A} = \dfrac{-7}{-7} = 1. Verificare: 2(2)+1=52(2) + 1 = 5 ✓, 3(2)2(1)=43(2) - 2(1) = 4 ✓.
mediuTip BAC — sistem 3x3
Rezolvați prin regula lui Cramer: {x+y+z=42xy+z=3x+2yz=1\begin{cases} x + y + z = 4 \\ 2x - y + z = 3 \\ x + 2y - z = 1 \end{cases}.
1
3 puncte
detA=111211121=1(12)1(21)+1(4+1)=1+3+5=70\det A = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 2 & -1 & 1 \\ 1 & 2 & -1 \end{vmatrix} = 1(1-2) - 1(-2-1) + 1(4+1) = -1 + 3 + 5 = 7 \neq 0.
2
2 puncte
detA1=411311121=4(12)1(31)+1(6+1)=4+4+7=7\det A_1 = \begin{vmatrix} 4 & 1 & 1 \\ 3 & -1 & 1 \\ 1 & 2 & -1 \end{vmatrix} = 4(1-2) - 1(-3-1) + 1(6+1) = -4 + 4 + 7 = 7.
3
3 puncte
detA2=141231111=1(31)4(21)+1(23)=4+121=7\det A_2 = \begin{vmatrix} 1 & 4 & 1 \\ 2 & 3 & 1 \\ 1 & 1 & -1 \end{vmatrix} = 1(-3-1) - 4(-2-1) + 1(2-3) = -4 + 12 - 1 = 7. detA3=114213121=1(16)1(23)+4(4+1)=7+1+20=14\det A_3 = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 4 \\ 2 & -1 & 3 \\ 1 & 2 & 1 \end{vmatrix} = 1(-1-6) - 1(2-3) + 4(4+1) = -7 + 1 + 20 = 14.
4
2 puncte
x=77=1x = \dfrac{7}{7} = 1, y=77=1y = \dfrac{7}{7} = 1, z=147=2z = \dfrac{14}{7} = 2. Verificare: 1+1+2=41+1+2=4 ✓, 21+2=32-1+2=3 ✓, 1+22=11+2-2=1 ✓.

Metoda Gauss (eliminare gaussiană) și forma treaptă

Metoda Gauss funcționează pentru orice sistem, inclusiv când detA=0\det A = 0, și este obligatorie la BAC în cazul sistemelor cu parametru care devin incompatibile sau nedeterminate. Operații elementare pe linii (nu schimbă mulțimea soluțiilor):
  • LiλLiL_i \leftarrow \lambda \cdot L_i — înmulțirea unei linii cu un scalar λ0\lambda \neq 0
  • LiLi+λLjL_i \leftarrow L_i + \lambda \cdot L_j — adăugarea la o linie a unui multiplu al alteia
  • LiLjL_i \leftrightarrow L_j — interschimbarea a două linii
Algoritmul:
  1. Scrieți matricea extinsă A~=(AB)\tilde{A} = (A \mid B)
  2. Prin operații elementare pe linii, aduceți la formă treaptă (eșalon): zerouri sub diagonala principală
  3. Comparați rang(A)\text{rang}(A) cu rang(A~)\text{rang}(\tilde{A}) și aplicați Rouché-Capelli
  4. Dacă sistemul este compatibil determinat: substituție înapoi (back-substitution) din ultima ecuație spre prima
Forma treaptă (eșalon): fiecare linie nenulă începe cu un element nenul aflat mai la dreapta decât cel de pe linia precedentă.
mediuTip BAC — sistem 3x3 compatibil determinat
Rezolvați prin metoda Gauss: {x+y+z=62x+yz=1xy+2z=5\begin{cases} x + y + z = 6 \\ 2x + y - z = 1 \\ x - y + 2z = 5 \end{cases}.
1
3 puncte
Matricea extinsă: (111621111125)\begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & | & 6 \\ 2 & 1 & -1 & | & 1 \\ 1 & -1 & 2 & | & 5 \end{pmatrix}. Aplicăm L2L22L1L_2 \leftarrow L_2 - 2L_1 și L3L3L1L_3 \leftarrow L_3 - L_1.
2
3 puncte
(1116013110211)\begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & | & 6 \\ 0 & -1 & -3 & | & -11 \\ 0 & -2 & 1 & | & -1 \end{pmatrix}. Aplicăm L3L32L2L_3 \leftarrow L_3 - 2L_2.
3
3 puncte
(11160131100721)\begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & | & 6 \\ 0 & -1 & -3 & | & -11 \\ 0 & 0 & 7 & | & 21 \end{pmatrix}. Substituție înapoi: 7z=21z=37z = 21 \Rightarrow z = 3; y3(3)=11y=2-y - 3(3) = -11 \Rightarrow y = 2; x+2+3=6x=1x + 2 + 3 = 6 \Rightarrow x = 1.
greuTip BAC — discuție completă cu parametru
Discutați și rezolvați sistemul în funcție de mRm \in \mathbb{R}: {x+my=1mx+y=m\begin{cases} x + my = 1 \\ mx + y = m \end{cases}.
1
2 puncte
detA=1mm1=1m2=(1m)(1+m)\det A = \begin{vmatrix} 1 & m \\ m & 1 \end{vmatrix} = 1 - m^2 = (1 - m)(1 + m). Valorile critice: m=1m = 1 și m=1m = -1.
2
3 puncte
Dacă m±1m \neq \pm 1 (detA0\det A \neq 0): aplicăm Cramer. detA1=1mm1=1m2\det A_1 = \begin{vmatrix} 1 & m \\ m & 1 \end{vmatrix} = 1 - m^2, detA2=11mm=mm=0\det A_2 = \begin{vmatrix} 1 & 1 \\ m & m \end{vmatrix} = m - m = 0. Deci x=1m21m2=1x = \dfrac{1 - m^2}{1 - m^2} = 1, y=01m2=0y = \dfrac{0}{1 - m^2} = 0. Soluție unică: (x,y)=(1,0)(x, y) = (1, 0).
3
2 puncte
Dacă m=1m = 1: Sistemul devine {x+y=1x+y=1\begin{cases} x + y = 1 \\ x + y = 1 \end{cases} — ecuații identice. rang(A)=rang(A~)=1<2\text{rang}(A) = \text{rang}(\tilde{A}) = 1 < 2 — compatibil nedeterminat. Soluția generală: x=1tx = 1 - t, y=ty = t, tRt \in \mathbb{R}.
4
2 puncte
Dacă m=1m = -1: Sistemul devine {xy=1x+y=1\begin{cases} x - y = 1 \\ -x + y = -1 \end{cases} — a doua ecuație este (1)(-1) \cdot prima, deci ecuații proporționale. rang(A)=rang(A~)=1<2\text{rang}(A) = \text{rang}(\tilde{A}) = 1 < 2 — compatibil nedeterminat. Soluția generală: x=1+tx = 1 + t, y=ty = t, tRt \in \mathbb{R}.
greuTip BAC — sistem omogen
Determinați valorile lui aRa \in \mathbb{R} pentru care sistemul omogen {x+ay+z=0ax+y+z=0x+y+az=0\begin{cases} x + ay + z = 0 \\ ax + y + z = 0 \\ x + y + az = 0 \end{cases} admite și soluții nenule.
1
2 puncte
Un sistem omogen admite soluții nenule detA=0\Leftrightarrow \det A = 0. Calculăm detA=1a1a1111a\det A = \begin{vmatrix} 1 & a & 1 \\ a & 1 & 1 \\ 1 & 1 & a \end{vmatrix}.
2
3 puncte
Prin Sarrus: detA=a+a+111a3=2aa3=a(2a2)\det A = a + a + 1 - 1 - 1 - a^3 = 2a - a^3 = a(2 - a^2). Alternativ: a(2a)(2+a)a(\sqrt{2} - a)(\sqrt{2} + a).
3
3 puncte
detA=0a=0\det A = 0 \Leftrightarrow a = 0 sau a2=2a=±2a^2 = 2 \Leftrightarrow a = \pm\sqrt{2}. Deci sistemul admite soluții nenule pentru a{2,0,2}a \in \{-\sqrt{2},\, 0,\, \sqrt{2}\}.

Rezolvarea sistemului folosind matricea inversă

Când detA0\det A \neq 0, matricea AA este inversabilă și soluția sistemului AX=BAX = B se obține direct: X=A1BX = A^{-1} \cdot B Această metodă este echivalentă cu Cramer, dar este utilă în special când:
  • Matricea inversă A1A^{-1} este deja calculată (sau cerută la un punct anterior)
  • Trebuie rezolvate mai multe sisteme cu aceeași matrice AA dar cu diferiți BB
Formulă pentru inversa matricei 2×22 \times 2: A1=1detA(dbca),A=(abcd)A^{-1} = \frac{1}{\det A} \begin{pmatrix} d & -b \\ -c & a \end{pmatrix}, \quad A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} Pentru matrice 3×33 \times 3: A1=1detAAA^{-1} = \dfrac{1}{\det A} \cdot A^{*}, unde AA^{*} este adjuncta (transpusa matricei cofactorilor).
mediuTip BAC — inversă 2x2
Rezolvați sistemul {3x+2y=8x+y=3\begin{cases} 3x + 2y = 8 \\ x + y = 3 \end{cases} folosind matricea inversă.
1
4 puncte
A=(3211)A = \begin{pmatrix} 3 & 2 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}, detA=32=10\det A = 3 - 2 = 1 \neq 0. A1=11(1213)=(1213)A^{-1} = \dfrac{1}{1} \begin{pmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 3 \end{pmatrix}.
2
4 puncte
X=A1B=(1213)(83)=(868+9)=(21)X = A^{-1} \cdot B = \begin{pmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 8 \\ 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 8 - 6 \\ -8 + 9 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix}. Deci x=2x = 2, y=1y = 1.
mediuExercițiu combinat
Știind că A=(1123)A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 3 \end{pmatrix}, rezolvați ecuația matriceală AX=(513)AX = \begin{pmatrix} 5 \\ 13 \end{pmatrix}.
1
3 puncte
detA=32=1\det A = 3 - 2 = 1. A1=(3121)A^{-1} = \begin{pmatrix} 3 & -1 \\ -2 & 1 \end{pmatrix}.
2
4 puncte
X=A1B=(3121)(513)=(151310+13)=(23)X = A^{-1} B = \begin{pmatrix} 3 & -1 \\ -2 & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 5 \\ 13 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 15 - 13 \\ -10 + 13 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 3 \end{pmatrix}. Verificare: (1123)(23)=(513)\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 2 \\ 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 13 \end{pmatrix} ✓.

Greșeli frecvente la sistemele de ecuații liniare

Aplic regula lui Cramer fără să verific mai întâi că detA0\det A \neq 0
Calculez întotdeauna detA\det A ca prim pas. Dacă detA=0\det A = 0, Cramer nu se aplică — trec la Gauss.
Regula lui Cramer funcționează exclusiv pentru sisteme compatibil determinate (detA0\det A \neq 0). Aplicarea ei cu detA=0\det A = 0 duce la împărțire la zero.
La formarea matricei AkA_k, înlocuiesc o linie cu termenii liberi în loc de coloana kk
La AkA_k se înlocuiește coloana kk (nu linia!) cu vectorul coloană BB al termenilor liberi.
Confuzia linie-coloană este cea mai frecventă eroare la Cramer. Coloana kk corespunde necunoscutei xkx_k.
Concluzionez că detA=0\det A = 0 înseamnă „sistemul nu are soluții"
detA=0\det A = 0 înseamnă doar că Cramer nu se aplică. Sistemul poate fi incompatibil (0 soluții) SAU compatibil nedeterminat (\infty soluții). Trebuie analiză suplimentară prin Rouché-Capelli.
De exemplu, sistemul omogen AX=OAX = O cu detA=0\det A = 0 are mereu infinit de soluții nenule, nu zero soluții.
La metoda Gauss, aplic operații elementare și pe coloana termenilor liberi separat
Operațiile elementare se aplică simultan pe toată linia din matricea extinsă, inclusiv termenul liber.
Dacă aplici L2L22L1L_2 \leftarrow L_2 - 2L_1, trebuie să scazi din fiecare element al liniei 2 (inclusiv termenul liber) dublul elementului corespunzător de pe linia 1.
La discuția cu parametru, uit să analizez separat fiecare valoare critică a parametrului
După ce găsesc valorile mm pentru care detA=0\det A = 0, analizez fiecare valoare separat: înlocuiesc mm în sistem și determin rangurile.
Două valori diferite ale parametrului pot duce la situații diferite: una poate da sistem incompatibil, alta compatibil nedeterminat.

Sfaturi pentru rezolvarea sistemelor liniare la BAC

Algoritmul standard la Subiectul II: (1) Calculezi detA\det A. (2) Dacă detA0\det A \neq 0: aplici Cramer, găsești soluția unică, verifici prin substituție. (3) Dacă detA=0\det A = 0: scrii matricea extinsă, aplici Gauss, compari rangurile. Nu săriți niciun pas — fiecare valorează puncte.
Cramer vs Gauss — când folosești ce: Sistemele 3×33 \times 3 fără parametru cu detA0\det A \neq 0 se rezolvă cel mai rapid prin Cramer (4 determinanți Sarrus). Gauss devine obligatoriu când detA=0\det A = 0 sau când problema cere explicit „metoda Gauss". La probleme cu parametru, calculează detA\det A ca funcție de parametru, apoi discută cazurile.
Verificarea soluției prin substituție valorează 1-2 puncte la BAC și durează sub un minut. Înlocuiți valorile găsite în toate ecuațiile originale. Nu verificați doar într-o singură ecuație — asta nu demonstrează corectitudinea completă.
Legătura matrice-determinanți-sisteme: La Subiectul II, cele 3-4 cerințe formează adesea un lanț: (a) calculează detA\det A, (b) află A1A^{-1}, (c) rezolvă AX=BAX = B. Folosiți rezultatele de la cerințele anterioare — nu recalculați determinantul dacă l-ați obținut deja!
Probleme cu parametru — schema completă: Fie detA=P(m)\det A = P(m) un polinom în mm. Rezolvați P(m)=0P(m) = 0 pentru valorile critice. Apoi: (1) pentru mm \neq valorile critice — Cramer, soluție unică; (2) pentru fiecare valoare critică — înlocuiți în matricea extinsă, aplicați Gauss, verificați dacă sistemul este compatibil nedeterminat sau incompatibil.

Formular de sisteme liniare — Cramer, Gauss, Rouché-Capelli

Formă matriceală
AX=BAX = B
AA = matricea coeficienților, XX = vectorul necunoscutelor, BB = vectorul termenilor liberi.
Regula lui Cramer
xk=detAkdetAx_k = \dfrac{\det A_k}{\det A}, detA0\det A \neq 0
AkA_k = matricea AA cu coloana kk înlocuită prin BB. Total: n+1n + 1 determinanți de calculat.
Soluție unică (Rouche-Capelli)
rang(A)=rang(A~)=n\text{rang}(A) = \text{rang}(\tilde{A}) = n
Rangul egal cu numărul de necunoscute garantează soluție unică. Echivalent cu detA0\det A \neq 0 în cazul pătratic.
Infinit de soluții (Rouche-Capelli)
rang(A)=rang(A~)=r<n\text{rang}(A) = \text{rang}(\tilde{A}) = r < n
Există nrn - r necunoscute libere (parametri). Soluția depinde de nrn - r parametri reali.
Sistem incompatibil (Rouche-Capelli)
rang(A)rang(A~)\text{rang}(A) \neq \text{rang}(\tilde{A})
Ranguri diferite: nu există nicio soluție. Întotdeauna rang(A~)=rang(A)+1\text{rang}(\tilde{A}) = \text{rang}(A) + 1 în acest caz.
Soluție prin matricea inversă
X=A1BX = A^{-1} \cdot B, detA0\det A \neq 0
Echivalent cu Cramer. Utilă când A1A^{-1} este deja calculată sau cerută la un alt punct.
Sistem omogen — soluții nenule
AX=OAX = O are soluții OdetA=0\neq O \Leftrightarrow \det A = 0
Sistemul omogen are mereu soluția banală X=OX = O. Soluții nenule există doar dacă detA=0\det A = 0.
57 zile până la BAC

Pregătește-te la Sisteme de Ecuații Liniare cu AI

Rezolvă probleme pe hârtie, fotografiază și primește feedback instant de la AI — ca de la un profesor.

Vreau evaluare AI pe soluția mea

50 credite gratuite la înregistrare. Fără card, fără obligații.