Plantilla:Método de Gauss (1ºBACH)

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(Método de Gauss-Jordan)
Línea 1: Línea 1:
 +(pág. 83-85)
==Sistema escalonado== ==Sistema escalonado==
-{{Caja_Amarilla|texto=+{{Caja_Amarilla|texto=Consideremos un sistema de ecuaciones lineales ''n x m'' (''n'' ecuaciones y ''m'' incógnitas) en el que cada ecuación tiene sus términos ordenados por incógnitas y las ecuaciones organizadas por filas. Este sistema se dice que es '''escalonado''' si la ecuación de la fila ''n'' carece, al menos, de las ''n - 1'' primeras incógnitas. Si además tiene el mismo número de ecuaciones que de incógnitas (''n = m''), el sistema se dice que es '''escalonado triangular'''.
-Un sistema de ecuaciones se dice que es '''escalonado''' si cada ecuación tiene una incógnita más que la siguiente. +
}} }}
-{{Desplegable|titulo=Ejemplos:{{b}}|contenido=+{{p}}
-Ell siguiente sistema es escalonado:+El interés de los sistemas escalonados radica en que son mucho más fáciles de resolver.
 +{{p}}
 +{{Ejemplo_simple|titulo=Ejemplos:{{b}}|contenido=
 +'''Ejemplo 1:''' El siguiente sistema es escalonado triangular:
<center> <center>
Línea 20: Línea 23:
</center> </center>
-También lo es este otro:+Fíjate que para resolver este sistema, basta con despejar la incógnita ''z'' de la tercera ecuación, obteniendose ''z = 1''. Posteriormente, sustituyendo dicho valor de z en la segunda ecuación, es posible despejar fácilmente la incógnita ''y'', resultando ''y = 1''. Finalmente, sustituyendo los valores de ''z'' e ''y'' en la primera ecuación , se despeja ''x'' sin mayor problema, y tendríamos que ''x = 1''.
 +{{p}}
 +----
 +{{p}}
 +'''Ejemplo 2:''' También es escalonado, aunque no triangular, este otro:
<center> <center>
Línea 34: Línea 41:
</center> </center>
 +La resolución de sistemas como este requiere el uso de parámetros y se verá más adelante.
 +{{p}}
 +----
 +{{p}}
 +'''Ejemplo 3:''' El siguiente sistema, aunque no es escalonado según la definición dada, a efectos prácticos podemos considerar que lo es, ya que, mediante un simple reordenamiento de ecuaciones e incógnitas, podemos conseguir que lo sea.
 +
 +<center>
 +<math>
 +\left\{
 + \begin{matrix}
 + x \, + \, 3y \ \ \ \ & = & 5
 + \\
 + \quad 2y \ \ \ \ & = & 6
 + \\
 + x \, + \, 3y \, + \, z & = & 3
 + \end{matrix}
 +\right.
 + \ \rightarrow \
 +\left\{
 + \begin{matrix}
 + z \, + \, x \, + \, 3y & = & 3
 + \\
 + \ \ \ \ \ \ x \, + \, 3y & = & 5
 + \\
 + \quad \quad \quad \ \ ~2y & = & 6
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +</center>
}} }}
==Método reducción de Gauss== ==Método reducción de Gauss==
{{Caja_Amarilla|texto= {{Caja_Amarilla|texto=
-El '''método de Gauss''' que se debe al matemático alemán [[Gauss|Johann Carl Friedrich Gauss]], es una generalización del método de reducción, que utilizamos para eliminar una incógnita en los sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas. Consiste en la aplicación sucesiva del método de reducción, utilizando los criterios de equivalencia de sistemas, para transformar el sistema de ecuaciones en un sistema escalonado.}}+El '''método de Gauss''', que se debe al matemático alemán [[Gauss|Johann Carl Friedrich Gauss]], es un método para resolver sistemas de ecuaciones lineales ''n x m'' que generaliza al método de reducción usado para sistemas ''2 x 2''. Consiste en la aplicación sucesiva del método de reducción, utilizando los '''criterios de equivalencia de sistemas''', para transformar el sistema de ecuaciones en un sistema escalonado, por tanto, más fácil de resolver.
 +}}
{{p}} {{p}}
-Las '''operaciones''' que podemos realizar sobre las ecuaciones del sistema inicial para transformarlo en otro equivalente, son las siguientes:+{{Video_enlace_fonemato
 +|titulo1=Introducción al método de Gauss
 +|duracion=7´31"
 +|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/09-sistemas-lineales-de-3-ecuaciones-con-3-incognitas-metodo-de-gauss#.VCc1iPl_u2E
 +|sinopsis=Vídeo de introducción al método de Gauss que ilustra las ventajas de los sistemas escalonados para resolver sistemas de ecuaciones lineales.
 +}}
 +{{Video: Gauss, de lo real a lo imaginario}}
 +{{p}}
 +{{Teorema_sin_demo|titulo=Criterios de equivalencia de sistemas|enunciado=
 +Los '''criterios de equivalencia de sistemas''' nos dicen las "operaciones" que podemos realizar sobre las ecuaciones del sistema inicial para transformarlo en otro equivalente. Son los siguientes:
*Multiplicar o dividir una ecuación por un número real distinto de cero. *Multiplicar o dividir una ecuación por un número real distinto de cero.
-*Sumarle o restarle a una ecuación otra ecuación.+*Sumar o restar a los dos miembros de una ecuación la misma expresión.
-*Sumarle a una ecuación otra ecuación multiplicada por un número distinto de cero.+*Sumarle a una ecuación otra ecuación multiplicada por un número. (Como caso particular: Sumarle o restarle a una ecuación otra ecuación)
*Cambiar el orden de las ecuaciones. *Cambiar el orden de las ecuaciones.
*Cambiar el orden de las incógnitas del sistema. *Cambiar el orden de las incógnitas del sistema.
*Eliminar ecuaciones nulas (0=0). *Eliminar ecuaciones nulas (0=0).
 +*Eliminar una ecuación que sea idéntica o proporcional a otra.
 +}}
{{p}} {{p}}
{{Ejemplo|titulo=Ejemplo: ''Método de reducción de Gauss'' {{Ejemplo|titulo=Ejemplo: ''Método de reducción de Gauss''
|enunciado= |enunciado=
-:Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones por el método de Gauss:+Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones por el método de Gauss:
<center> <center>
<math> <math>
Línea 67: Línea 115:
|sol= |sol=
Operamos con las ecuaciones de la siguiente manera: Operamos con las ecuaciones de la siguiente manera:
-*Ecu2: <math>Ecu2-Ecu1\;</math>+* <math>f2 \rightarrow f2-f1</math> (Sustituimos la ecuación de la fila 2 por la que resulta de restar la de la fila 2 menos la de la fila 1)
-*Ecu3: <math>Ecu3-Ecu1\;</math>+* <math>f3 \rightarrow f3-f1</math> (Sustituimos la ecuación de la fila 3 por la que resulta de restar la de la fila 3 menos la de la fila 1)
<center> <center>
Línea 82: Línea 130:
</math> </math>
</center> </center>
 +<br>
 +* <math>f2 \leftrightarrow f3</math> (Intercambiamos la ecuación de la fila 2 por la de la fila 3)
-Intercambiamos las dos últimas ecuaciones para dejar el sistema escalonado:+{{b4}}
<center> <center>
Línea 98: Línea 148:
</math> </math>
</center> </center>
 +{{b4}}
-<br/>+para obtener un sistema escalonado equivalente al inicial.
-que es equivalente al inicial.+Resolvemos la tercera ecuacion para obtener <math>z\;</math>:
-Solucionamos la tercera ecuacion para obtener <math>z\;</math>:+{{p}}
<center> <center>
Línea 111: Línea 162:
</center> </center>
-<br/>+<br>
-En la primera y segunda ecuación, sustituimos <math>z\;</math> por la solucion de la tercera ecuación (<math>z=1\;</math>), para obtener:+En la primera y segunda ecuación, sustituimos <math>z\;</math> por la solucion que acabamos de obtener:
 + 
 +{{b4}}
<center> <center>
Línea 126: Línea 179:
</center> </center>
-La segunda ecuación es ahora una ecuación con una sola incognita <math>y\;</math>, que resolvemos para obtener:+{{b4}}
 + 
 +Resolvemos la tercera ecuacion para obtener <math>y\;</math>:
 +{{p}}
<center> <center>
<math> <math>
Línea 133: Línea 189:
</center> </center>
-Sustituimos la incógnita <math>y\;</math> de la primera ecuación, por la solución obtenida en la segunda ecuación (<math>y=1\;</math>). Esto nos da una ecuación en <math>x\;</math>:+{{b4}}
 + 
 +Sustituimos la incógnita <math>y\;</math> de la primera ecuación, por la solución que acabamos de obtener. Esto nos da el valor de <math>x\;</math>:
 + 
 +{{b4}}
<center> <center>
Línea 145: Línea 205:
<center> <center>
<math> <math>
-x \, = \, y \, = \, z \, = \, 1+\left\{
 +\begin{matrix}
 +x = 1
 +\\
 +y = 1
 +\\
 +z = 1
 +\end{matrix}
 +\right\}
</math> </math>
</center> </center>
}} }}
{{p}} {{p}}
-{{Video+{{Videotutoriales|titulo=Método de Gauss|enunciado=
-|titulo=Gauss, el príncipe de las matemáticas+{{Video_enlace_pildoras
-|duracion=22´+|titulo1=Tutorial
-|sinopsis=Principios del siglo XIX. Un joven matemático acaba de resolver un problema de más de 2.000 años de antigüedad: la construcción con regla y compás del polígono regular de 17 lados. Esta va a ser una de las primeras anotaciones que hará en una vieja libreta de 19 páginas. Al final de su vida las anotaciones no llegarán a 50, pero sin duda esta libreta será el sueño de cualquier matemático del siglo XIX. Las aportaciones que en ella se reflejan contienen el suficiente material para mantener ocupados a todos los matemáticos del siglo.+|duracion=9´51"
 +|url1=https://youtu.be/5wK7R7vWUSc?list=PLwCiNw1sXMSBR30XWbj_n2gmvxeMr-Fp5
 +|sinopsis=Método de Gauss para resolver sistemas de tres ecuaciones con tres incógnitas o más.
 +}}
 +----
 +{{Video_enlace_pildoras
 +|titulo1=Ejercicio 1
 +|duracion=10´45"
 +|url1=https://youtu.be/OATgDPpHkTk?list=PLwCiNw1sXMSBR30XWbj_n2gmvxeMr-Fp5
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
-Sin embargo la fama de este joven, Gauss le va a venir de los cielos. A finales de 1800 los astrónomos descubren un nuevo objeto celeste. No se trata de un cometa, bien podía ser el planeta buscado tantos años entre Marte y Júpiter. Por desgracia se le pierde la pista. Pero con las pocas observaciones realizadas, Gauss se pone a la tarea de deducir su órbita y señala el lugar del cielo hacia donde apuntar los telescopios un año más tarde. Y en efecto alli aparece Ceres. +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, + \, ~y \, + \, ~z & = & ~6
 + \\
 + 3x \, - \, ~y \, - \, 3z & = & -2
 + \\
 + ~x \, + \, ~y \, - \, 2z & = & -5
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 2a
 +|duracion=8´53"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=-PWtVxzmhOo&t=1m14s
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
-Las increíbles aportaciones de Gauss no se limitan al mundo de las Matemáticas y de la Astronomía. Junto a Weber va a poner en marcha el primer telégrafo operativo unos años antes que el de Morse. En magnetismo también nos ha dejado su huella: el primer mapa magnético de la Tierra es obra suya. No es inmerecido el título de Príncipe de los Matemáticos, aunque reinó en casi todas las ciencias.+<math>
-|video=+\left\{ \begin{matrix}
-<center><iframe>+ ~x \, - \, ~y \, + \, 3z & = & -4
-url=http://maralboran.org/web_ma/videos/gauss/gauss.htm+ \\
-width=100%+ x \, + \, ~y \, + \, ~z & = & ~2
-height=650+ \\
-name=myframe+ x \, + \, 2y \, - \, ~z & = & ~6
-</iframe></center>+ \end{matrix}
-<center>[http://maralboran.org/web_ma/videos/gauss/gauss.htm '''Click''' aquí si no se ve bien la escena]</center>+\right.
-<center>[http://c0/helvia/aula/archivos/repositorio//0/102/html/index.htm '''Click''' aquí para enlace desde servidor TIC]</center>+</math>
}} }}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 2b
 +|duracion=4´25"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=JZ1ag26w1v0&t=40s
 +|sinopsis=Continuación del video anterior.
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 3a
 +|duracion=7´48"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=LkGLjRdUx7U&t=20s
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
-===Videotutoriales===+<math>
-{{Video_enlace2+\left\{ \begin{matrix}
-|titulo1=Sistemas de ecuaciones 3x3 (Método de Gauss)+ 3x \, + \, 4y \, - \, z & = & ~3
-|duracion=7´31"+ \\
-|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/09-sistemas-lineales-de-3-ecuaciones-con-3-incognitas-metodo-de-gauss#.VCc1iPl_u2E+ 3x \, - \, 3y \, + \, ~z & = & -8
-|sinopsis=Videotutorial+ \\
 + ~x \, - \, ~y \, + \, 2z & = & -6
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
}} }}
-{{p}}+{{Video_enlace_profesor10demates
-{{Video_enlace2+|titulo1=Ejercicio 3b
-|titulo1=1 ejercicio+|duracion=4´25"
-|duracion=8´29"+|url1=https://www.youtube.com/watch?v=iz0sxuOHo6E&t=15s
-|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/0901-ejercicio-13#.VCc12fl_u2E+|sinopsis=Continuación del video anterior.
-|sinopsis=Videotutorial+
}} }}
-{{p}}+{{Video_enlace_profesor10demates
-{{Video_enlace2+|titulo1=Ejercicio 4a
-|titulo1=2 ejercicios+|duracion=7´58"
-|duracion=11´02"+|url1=https://www.youtube.com/watch?v=67tRStPB63o&t=20s
-|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/0902-dos-ejercicios-2#.VCc2Efl_u2E+|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
-|sinopsis=Videotutorial+ 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, ~y \, + \, z & = & ~3
 + \\
 + ~x \, - \, 2y \, \quad \quad & = & -1
 + \\
 + 2x \, + \, ~y \, - \, z & = & ~2
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 4b
 +|duracion=4´44"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=ZBmVTJb-m60&t=15s
 +|sinopsis=Continuación del video anterior.
}} }}
-{{p}} 
-{{Video_enlace2 
-|titulo1=1 ejercicio 
-|duracion=9´15" 
-|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/0903-ejercicio-3#.VCc2QPl_u2E 
-|sinopsis=Videotutorial 
}} }}
-{{p}} 
==Discusión de sistemas== ==Discusión de sistemas==
-Después de realizar las transformaciones que se consideren pertinentes, se obtendrá un sistema escalonado. Suponiendo que hubiésemos eliminado, si las hubiera, las filas nulas (0 0 0 ... 0), que corresponden a ecuaciones del tipo 0 = 0, el sistema equivalente tendría ahora k ecuaciones lineales con n incógnitas. Analizando el sistema resultante, podemos efectuar su discusión del siguiente modo:+{{Caja_Amarilla|texto= '''Discutir un sistema''' es determinar si tiene solución y, caso de tenerla, saber si ésta es única.
- +*Si el sistema no tiene solución, diremos que es un '''sistema incompatible (S.I.)'''
-=== Sistema incompatible (S.I.) ===+*Si el sistema tiene solución, diremos que es un '''sistema compatible (S.C.)'''
-{{Caja_Amarilla|texto=+**Si la solución es única, diremos que es un '''sistema compatible determinado (S.C.D.)'''
-Si alguna de las ecuaciones es del tipo 0 = b (siendo b distinto de cero), el sistema es '''incompatible''' y no tiene solución.+**Si la solución no es única, diremos que es un '''sistema compatible indeterminado (S.C.I.)'''
- +}}
-{{Desplegable|titulo=Ejemplos:{{b}}|contenido=+{{p}}
 +{{Teorema_sin_demo|titulo=Discusión de sistemas lineales|enunciado=
 +Consideremos un sistema de ecuaciones lineales ''n x m'', que tras realizar las transformaciones oportunas está escalonado. Suponiendo que hubiésemos eliminado las filas nulas, si las hubiera, que corresponden a ecuaciones del tipo ''0 = 0'', el sistema equivalente tendría ahora ''k'' ecuaciones lineales con ''m'' incógnitas, con <math>k \le m</math>. Analizando el sistema resultante, podemos efectuar su discusión del siguiente modo:
 +{{p}}
 +*'''Sistema incompatible (S.I.)''': Si alguna de las ecuaciones que quedan son del tipo ''0 = b'' (siendo ''b'' distinto de cero), el sistema es incompatible y no tiene solución.
 +{{p}}
 +{{Ejemplo_simple|titulo=Ejemplo:{{b}}|contenido=
Consideremos el siguiente sistema: Consideremos el siguiente sistema:
<center> <center>
Línea 221: Línea 342:
</center> </center>
-Operamos de la siguiente manera: +Operamos de la siguiente manera:
-*Ecu2: <math>Ecu2 - 2 \cdot Ecu1</math>+ 
-*Ecu3: <math>Ecu3 + 2 \cdot Ecu1</math>+*<math>f2 \rightarrow f2 - 2 \cdot f1</math>
 +*<math>f3 \rightarrow f3 + 2 \cdot f1</math>
<center> <center>
Línea 230: Línea 352:
~~~x \, + \, 2y \, + \, 5z & = & -3 ~~~x \, + \, 2y \, + \, 5z & = & -3
\\ \\
- \qquad \, - \, ~~6y \, + \, -7z & = & ~~11+ \qquad \, - \, ~~6y \, - \, 7z & = & ~~11
\\ \\
\qquad \, + \, 12y \, + \, 14z & = & -10 \qquad \, + \, 12y \, + \, 14z & = & -10
Línea 239: Línea 361:
Ahora operamos con la última ecuación para terminar de escalonar: Ahora operamos con la última ecuación para terminar de escalonar:
-*Ecu3: <math>Ecu3 + 2 \cdot Ecu2</math>+*<math>f3 \rightarrow f3 + 2 \cdot f2</math>
<center> <center>
Línea 261: Línea 383:
El sistema es incompatible pués la tercera ecuación es absurda. El sistema es incompatible pués la tercera ecuación es absurda.
}} }}
-}}+ 
{{p}} {{p}}
- +----
-===Sistema compatible determinado (S.C.D.)===+{{p}}
-{{Caja_Amarilla|texto=+*'''Sistema compatible determinado (S.C.D.)''': Si no hay ecuaciones del tipo ''0 = b'' (con ''b'' distinto de cero), y además ''k = m'', es decir, el número de ecuaciones del sistema equivalente es igual al número de incógnitas, el sistema es compatible determinado y, por lo tanto, tiene una única solución.
-Si no hay ecuaciones del tipo 0 = b, y además k = n, es decir, el número de ecuaciones del sistema equivalente es igual al número de incógnitas, el sistema es '''compatible determinado''' y, por lo tanto, tiene una única solución.+{{p}}
- +{{Ejemplo_simple|titulo=Ejemplo:{{b}}|contenido=
-{{Desplegable|titulo=Ejemplos:{{b}}|contenido=+
Consideremos el siguiente sistema: Consideremos el siguiente sistema:
Línea 284: Línea 405:
</center> </center>
-Operamos con las ecuaciones de la siguiente manera:+Reordenamos las ecuaciones y las incógnitas de la siguiente manera:
-*Ecu1: <math>Ecu1+2 \cdot Ecu3\;</math>+ 
 +*<math>c2 \leftrightarrow c1</math>
 +*<math>f3 \leftrightarrow f1</math>
<center> <center>
<math> <math>
\left\{ \begin{matrix} \left\{ \begin{matrix}
- 7x \, \, \qquad \, - \, 3z & = & 29+ ~~~~y \, + \, 3x \, - \, 2z & = & 13
\\ \\
- 2x \, \, \qquad \, - \, ~z & = & ~9+ ~~\quad \, ~\quad \, 2x \, - \, ~z & = & ~9
\\ \\
- 3x \, + \, ~y \, - \, 2z & = & 13+ -2y \, + \, ~x \, + \, ~z & = & ~3
\end{matrix} \end{matrix}
\right. \right.
Línea 300: Línea 423:
</center> </center>
-Operamos con las dos primeras ecuaciones para dejar el sistema escalonado+Operamos con la primera y tercera ecuación:
-*Ecu1: <math>Ecu1 - 3 \cdot Ecu2\;</math>+*<math>f3 \rightarrow f3+2f1</math>
<center> <center>
<math> <math>
\left\{ \begin{matrix} \left\{ \begin{matrix}
- ~x \, \, \qquad \, \, \qquad & = & 2+ ~~~~y \, + \, 3x \, - \, 2z & = & 13
\\ \\
- 2x \, \, \qquad \, - \, ~z & = & ~9+ ~~\quad \, ~\quad \, 2x \, - \, ~z & = & ~9
\\ \\
- 3x \, + \, ~y \, - \, 2z & = & 13+ ~~\quad \, ~\quad \, 7x \, - \, 3z & = & ~29
 +\end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +</center>
 + 
 +Intercambiamos las incógnitas de la segunda y tercer columna:
 +*<math>c2 \leftrightarrow c3\;</math>
 + 
 +<center>
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~~~~y \, - \, 2z \, + \, 3x & = & 13
 + \\
 + ~\quad \, \quad - \, z \, + \, 2x & = & ~9
 + \\
 + ~~\quad \, - \, 3z \, + \, 7x & = & ~29
\end{matrix} \end{matrix}
\right. \right.
Línea 316: Línea 455:
</center> </center>
-y que es equivalente al inicial.+Operamos con la segunda y tercera ecuación:
 +*<math>f3 \rightarrow f3-3f2</math>
-De la primera ecuacion tenemos el valor de <math>x=2\;</math>.+<center>
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~~~~y \, - \, 2z \, + \, 3x & = & 13
 + \\
 + \ \quad \, \quad - \, ~z \, + \, 2x & = & ~9
 + \\
 + \ ~~\quad \, \, \ \quad ~ \, ~~ \, ~~~x & = & ~2
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +</center>
-En la segunda ecuación, sustituimos <math>x=2\;</math>, para obtener <math>z=-5\;</math>+De la tercera ecuacion tenemos el valor <math>x=2\;</math>.
-Y, finalmente, en la tercera ecuación sustituimos <math>x=2\;</math> y <math>z=-5\;</math>, para hallar <math>y=-3\;</math>.+En la segunda ecuación, sustituimos <math>x=2\;</math>, para obtener <math>z=-5\;</math>.
 + 
 +Y, finalmente, en la primera ecuación sustituimos <math>x=2\;</math> y <math>z=-5\;</math>, para hallar <math>y=-3\;</math>.
Así tenemos que la solución del sistema de ecuaciones inicial es: Así tenemos que la solución del sistema de ecuaciones inicial es:
Línea 328: Línea 481:
<center> <center>
<math> <math>
-x=2 \, y=-3 \, z=5+\left\{
 + \begin{matrix}
 + x=&2
 + \\
 + y=&-3
 + \\
 + z=&-5
 + \end{matrix}
 +\right\}
</math> </math>
</center> </center>
Línea 334: Línea 495:
Se trata, por tanto, de un sistema con una única solución, un S.C.D. (sistema compatible determinado). Se trata, por tanto, de un sistema con una única solución, un S.C.D. (sistema compatible determinado).
}} }}
-}}+ 
 +{{p}}
 +----
{{p}} {{p}}
- +*'''Sistema compatible indeterminado (S.C.I.)''': Si no hay ecuaciones del tipo ''0 = b'', y además ''k < m'', es decir, el número de ecuaciones es menor que el número de incógnitas, el sistema es compatible indeterminado y, en consecuencia, tiene infinitas soluciones. En este caso, tenemos que separar las incógnitas o "'''variables principales'''" de las no principales (también llamadas "'''variables libres'''"). Pero, ¿cuáles son las incógnitas principales? Las podemos elegir como queramos aunque podemos dar el siguiente criterio: Si el sistema es escalonado y tiene ''k'' ecuaciones, las ''k'' últimas incógnitas serán las "principales" y las ''m - k'' primeras serán las "libres", que pasaremos al segundo miembro como parámetros. No obstante, este criterio puede variarse según convenga.
-===Sistema compatible indeterminado (S.C.I.)===+
-{{Caja_Amarilla|texto=+
-Si no hay ecuaciones del tipo 0 = b y k < n, es decir, el número de ecuaciones es menor que el número de incógnitas, el sistema es '''compatible indeterminado''' y, en consecuencia, tiene infinitas soluciones. En este caso, tenemos que separar las incógnitas principales de las no principales. Pero, ¿cuáles son las incógnitas principales? Se puede dar el siguiente criterio: Si el sistema es escalonado y tiene k ecuaciones, las k primeras incógnitas serán las principales y las n - k restantes serán las no principales que pasaremos al segundo miembro como parámetros.+
{{p}} {{p}}
-{{Desplegable|titulo=Ejemplos:{{b}}|contenido=+{{Ejemplo_simple|titulo=Ejemplo:{{b}}|contenido=
Consideremos el siguiente sistema: Consideremos el siguiente sistema:
Línea 357: Línea 517:
</math> </math>
</center> </center>
 +
 +Intercambiamos la fila 1 con la 2; y la columna 1 con la 2;
 +*<math>f1 \leftrightarrow f2\;</math>
 +*<math>c1 \leftrightarrow c2\;</math>
 +
 +<center>
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~y \, + \, 4x \, - \, ~z & = & ~~7
 + \\
 + 2y \, + \, 3x \, - \, 2z & = & ~~4
 + \\
 + 4y \, + \, ~x \, - \, 4z & = & -2
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +</center>
 +
Operamos de la siguiente manera: Operamos de la siguiente manera:
-*Ecu1: <math>Ecu1 - 2 \cdot Ecu2</math>+*<math>f2 \rightarrow f2 - 2 \cdot f1</math>
-*Ecu3: <math>Ecu3 -4 \cdot Ecu2</math>+*<math>f3 \rightarrow f3 -4 \cdot f1</math>
<center> <center>
<math> <math>
\left\{ \begin{matrix} \left\{ \begin{matrix}
- -~~5x \qquad \qquad \quad & = & -10+ ~~y \, + \, ~4x \, - \, ~z & = & ~~7
\\ \\
- ~~~~4x \, + \, ~y \, - \, ~z & = & ~~7+ \quad \, - \, ~5x \, \ \, \quad & = & -10
\\ \\
- -15x \qquad \qquad \quad & = & -30+ \quad \, - \, 15x \, \ \, \quad & = & -30
\end{matrix} \end{matrix}
\right. \right.
Línea 375: Línea 553:
</center> </center>
-Intercambiamos las dos primeras ecuaciones:+Operamos con las filas 2 y 3:
 +*<math>f3 \rightarrow f3-3f2</math>
<center> <center>
<math> <math>
\left\{ \begin{matrix} \left\{ \begin{matrix}
- ~~~~4x \, + \, ~y \, - \, ~z & = & ~~7+ ~~y \, + \, ~4x \, - \, ~z & = & ~~7
\\ \\
- -~~5x \qquad \qquad \quad & = & -10+ \quad \, - \, ~5x \, \ \, \quad & = & -10
\\ \\
- -15x \qquad \qquad \quad & = & -30+ \quad \, ~ \, ~~0x \, \ \, \quad & = & ~~0
\end{matrix} \end{matrix}
\right. \right.
Línea 391: Línea 570:
-Ahora operamos con las dos últimas ecuaciones: +Eliminamos la tercera fila por ser del tipo 0=0:
-*Ecu2: <math>Ecu2 : (-5)\;</math>+
-*Ecu3: <math>Ecu3 - 3 \cdot Ecu2</math>+
<center> <center>
<math> <math>
-\left\{+\left\{ \begin{matrix}
- \begin{matrix}+ ~~y \, + \, ~4x \, - \, ~z & = & ~~7
- 4x \, + \, y \, - \, z & = & 7+
\\ \\
- ~x\qquad \quad \quad \, & = & 2+ \quad \, - \, ~5x \, \ \, \quad & = & -10
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +</center>
 + 
 +Simplificamos por 5 la segunda ecuación:
 +*<math>f2 \rightarrow -f2/5</math>
 + 
 +<center>
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~~y \, + \, ~4x \, - \, ~z & = & ~~7
\\ \\
- \qquad \quad \quad \, 0 & = & 0+ \quad \, \ \, ~~~x \, \ \, \quad & = & ~~2
\end{matrix} \end{matrix}
\right. \right.
</math> </math>
</center> </center>
 +{{p}}
-que es equivalente al inicial.+Es un sistema escalonado sin ecuaciones del tipo ''0=0'' ó ''0=b'' (con ''b'' no nulo), con ''k=2'' ecuaciones y ''m=3'' incógnitas, por lo que tendremos ''3-2=1'' parámetro. Usaremos como parámetro, por ejemplo, la incógnita ''z'', por lo que tendremos que expresar las otras incógnitas en función de ''z''.
-La tercera ecuación se puede suprimir y de la segunda ecuación tenemos que <math>x=2\;</math>.+Sustituyendo el valor ''x = 2'' en la primera ecuación, nos queda:
-Sustituyendo el valor <math>x=2\;</math> en la primera ecuación, ésta queda: +<center><math>y+8-z=7\;</math></center>
-<center><math>8+y-z=7\;</math></center>+
-y simplificada:+Despejando ''y'' :
-<center><math>y-z=-1\;</math></center>+<center><math>y=z-1\;</math></center>
-Así nuestro sistema es equivalente a otro con una sola ecuación y dos incógnitas, que por tanto tiene infinitas soluciones, que podemos expresar de la siguiente forma:+Así, las soluciones del sistema, expresadas en función del parámetro ''z'', son:
<center> <center>
Línea 430: Línea 618:
y & = & z-1 y & = & z-1
\end{matrix} \end{matrix}
-\right.+\right\}
 + \ , \ z \in \mathbb{R}
</math> </math>
</center> </center>
 +{{p}}
 +Para cada valor del parámetro ''z'' se obtiene una solución del sistema. Por tanto, el sistema tiene infinitas soluciones y se trata de un sistema compatible indeterminado.
 +
 +Para enfatizar que ''z'' es un parámetro, éste suele sustituirse por otra letra, por ejemplo <math>\lambda</math>, aunque no es obligatorio. Así, la expresión paramétrica de la solución del sistema quedaría:
 +
 +<center>
 +<math>
 +\left\{
 + \begin{matrix}
 + x & = & 2
 + \\
 + y & = & \lambda-1
 + \\
 + z & = & \lambda
 + \end{matrix}
 +\right\}
 + \ , \ \lambda \in \mathbb{R}
 +</math>
 +</center>
 +
 +También pueden expresarse las soluciones del sistema mediante ternas de números reales:
-Se trata de un sistema compatrible indeterminado. +<center><math>\left\{ (2, \, \lambda-1, \, \lambda) \ / \ \lambda \in \mathbb{R} \right\}
 +</math></center>
}} }}
}} }}
{{p}} {{p}}
 +{{Videotutoriales|titulo=Discusión de sistemas|enunciado=
 +{{Video_enlace_pildoras
 +|titulo1=Tutorial 1a
 +|duracion=11´13"
 +|url1=https://youtu.be/woEbHHCP2Oc?list=PLwCiNw1sXMSBR30XWbj_n2gmvxeMr-Fp5
 +|sinopsis=Sistemas Compatibles Indeterminados: qué son, cómo se identifican con el método de Gauss y cómo se resuelven.
 +}}
 +{{Video_enlace_pildoras
 +|titulo1=Tutorial 1b
 +|duracion=8´13"
 +|url1=https://youtu.be/L1myOrKxYC8?list=PLwCiNw1sXMSBR30XWbj_n2gmvxeMr-Fp5
 +|sinopsis=Sistemas Incompatibles. Cómo se identifican con el método de Gauss y ejemplos.
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Tutorial 2
 +|duracion=6´38"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=yMIDswd9U98&t=23s
 +|sinopsis=Tipos de sistemas de ecuaciones lineales atendiendo al número de soluciones.
 +}}
 +----
 +{{Video_enlace_pildoras
 +|titulo1=Ejercicio 1
 +|duracion=9´20"
 +|url1=https://youtu.be/Y-RzqorGr-0?list=PLwCiNw1sXMSBR30XWbj_n2gmvxeMr-Fp5
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 6x \, + \, 2y \, + \, z & = & 1
 + \\
 + ~x \, + \, 3y \, + \, z & = & 2
 + \\
 + 5x \, - \, ~y \ \ \ \ \ \ & = & -1
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + -x \, \ \ \, \ + \, ~z & = & 3
 + \\
 + ~ \, \ \ \, \ ~2y \, + \, 2z & = & 0
 + \\
 + ~x \, + \, 3y \, + \, 2z & = & -3
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 2
 +|duracion=6´30"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=3ogFIMkLdTQ&t=32s
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + x \, - \, y \, - \, z & = & 1
 + \\
 + x \, + \, y \, - \, z & = & 2
 + \\
 + x \, \ \ \ \ \ \ - \, z & = & 1
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 3a
 +|duracion=7´16"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=gwmazkOt3Uo&t=44s
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, - \, y \, + \, 3z & = & 3
 + \\
 + ~x \, \ \ \ \ \ \ + \, ~z & = & 1
 + \\
 + 4x \, - \, y \, + \, 5z & = & 5
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 3b
 +|duracion=4´42"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=u5tsdOOXOVY&t=14s
 +|sinopsis=Continuación del video anterior.
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 4a
 +|duracion=6´21"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=sQHWH20UY7s&t=32s
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, - \, ~y \, + \, 2z & = & -~4
 + \\
 + 3x \, - \, 5y \, + \, 8z & = & -14
 + \\
 + ~x \, + \, 3y \, - \, 2z & = & ~~0
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 4b
 +|duracion=7´14"
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=dUU3XiVkwQU&t=14s
 +|sinopsis=Continuación del video anterior.
 +}}
 +{{Video_enlace_fonemato
 +|titulo1=Ejercicio 5
 +|duracion=8´29"
 +|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/0901-ejercicio-13#.VCc12fl_u2E
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, 2y \, - \, 3z & = & 4
 + \\
 + 2x \, + \, 5y \, - \, 7z & = & 9
 + \\
 + 3x \, - \, 2y \, - \, 2z & = & 3
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_fonemato
 +|titulo1=Ejercicio 6
 +|duracion=11´02"
 +|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/0902-dos-ejercicios-2#.VCc2Efl_u2E
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
 +
 +1. <math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~~~x \, + \, 2y \, - \, 2z & = & 1
 + \\
 + -2x \, - \, 5y \, + \, 3z & = & 5
 + \\
 + ~~2x \, + \, 3y \, - \, 5z & = & 7
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>{{b4}}{{b4}}
 +
 +2. <math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, + \, 3y \, - \, 2z & = & 5
 + \\
 + ~~x \, + \, 5y \, + \, 3z & = & 2
 + \\
 + 3x \, + \, 8y \, + \, z & = & 8
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +}}
 +{{Video_enlace_fonemato
 +|titulo1=Ejercicio 7
 +|duracion=9´15"
 +|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/03-ecuaciones-y-sistemas-de-ecuaciones/0903-ejercicio-3#.VCc2QPl_u2E
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~~~x \, + \, 2y \, - \, 2z & = & 1
 + \\
 + -2x \, + \, ~y \, \quad \qquad & = & 5
 + \\
 + -x \, + \, 3y \, - \, 2z & = & 6
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +}}
 +{{Video_enlace_unicoos
 +|titulo1=Ejercicio 8
 +|duracion=4'17"
 +|sinopsis=Discute y resuelve el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + x \, - \, y \ \ \ \ \ \ & = & 1
 + \\
 + x \, + \, y \, - \, z & = & 0
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=http://www.unicoos.com/video/matematicas/2-bachiller/sistemas-de-ecuaciones/resolucion-de-sistemas/sistema-compatible-indeterminado-01
 +}}
 +}}
 +{{p}}
 +
==Método de Gauss con matrices== ==Método de Gauss con matrices==
-En la siguiente actividad podrás ver como el método de Gauss se puede abreviar utilizando matrices. Estas agilizan el proceso de escalonamiento, ya que, en cada transformación de las ecuaciones del sistema, éstas no se escriben completas sino sólo los coeficientes de las mismas.+El método de Gauss se puede abreviar utilizando matrices. Estas agilizan el proceso de escalonamiento, ya que, en cada transformación de las ecuaciones del sistema, éstas no se escriben completas, sino sólo los coeficientes de las mismas.
{{p}} {{p}}
-{{AI2|titulo=Actividades Interactivas: ''Método de Gauss''|cuerpo=+{{Videotutoriales|titulo=Método de Gauss con matrices|enunciado=
-{{ai_cuerpo+{{Video_enlace_julioprofe
-|enunciado=1. Discusión y resolución de sistemas por el método de Gauss usando matrices.+|titulo1=Ejercicio 1
-|actividad=+|duracion=15'23"
-La siguiente escena efectúa la discusión y resuelve, en los casos que proceda (sistema compatible determinado o indeterminado), cualquier sistema de ecuaciones lineales, utilizando el método de Gauss. El número máximo de ecuaciones y de incógnitas que puede tener el sistema es 5.+|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~k_1 \, + \, ~k_2 \, + \, ~k_3 & = & 2
 + \\
 + 5k_1 \, + \, ~k_2 \, - \, 4k_3 & = & 1
 + \\
 + -7k_1 \, + \, 2k_2 - \, 5k_3 & = & 3
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 + 
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=SxT5Sbn8odE
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Ejercicio 2
 +|duracion=12'05"
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, + \, 3y \, - \, 5z & = & ~8
 + \\
 + ~x \, + \, 3y \, + \, 2z & = & 13
 + \\
 + 3x \, - \, 5y + \, 4z & = & -5
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 + 
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=LosJQbNHTT4&list=PL95CA4060AED9F26E&index=1
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 3
 +|duracion=4'35"
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, ~y \, - \, ~z & = & 2
 + \\
 + 2x \, - \, ~y \, + \, 4z & = & 8
 + \\
 + ~x \, \ \quad \quad + \, ~z & = & 3
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 + 
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=fza6WI32RYk
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 4
 +|duracion=10'24"
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 5x \, - \, 4y \, + \, 3z & = & 9
 + \\
 + 2x \, + \, ~y \, - \, 2z & = & 1
 + \\
 + 4x \, + \, 3y + \, 4z & = & 1
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=WYSVoiom-sU
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 5
 +|duracion=6'56"
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, ~y \, + \, ~z & = & -2
 + \\
 + ~x \, - \, 2y \, - \, ~z & = & ~3
 + \\
 + 2x \, - \, ~y \quad \quad \ & = & ~1
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=R-PWaX7dnms
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 6
 +|duracion=7'07"
 +|sinopsis=Discute y resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, 2y \, - \, ~z & = & 0
 + \\
 + 2x \, + \, ~y \, - \, 2z & = & 0
 + \\
 + ~x \, + \, 3y \, - \, 3z & = & 0
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=Wf_5ukdJw_w
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 7
 +|duracion=19'19"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + -2x \, + \, 3y \, - \, ~z + \, 2u & = & ~2
 + \\
 + ~~3x \, - \, ~y \, + \, 3z - \, ~u & = & ~2
 + \\
 + -x \, + \, 2y \, + \, 5z - \, 2u & = & 11
 + \\
 + ~6x \, - \, 3y \, + \, ~z + \, ~u & = & -4
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=0A9KwnQFOs4
 +}}
 +{{Video_enlace_unicoos
 +|titulo1=Ejercicio 7
 +|duracion=18'13"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, - \, 3y \, + \, ~z + \, 4u & = & ~~0
 + \\
 + 3x \, + \, ~y \, - \, 5z - \, 3u & = & -10
 + \\
 + 6x \, + \, 2y \, - \, ~z + \, ~u & = & -~3
 + \\
 + ~x \, + \, 5y \, + \, 4z - \, 3u & = & -~6
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=http://www.unicoos.com/video/matematicas/1-bachiller/ecuaciones-y-sistemas/sistemas-de-ecuaciones/sistema-de-ecuaciones-con-4-incognitas-reduccion-gauss
 +}}
 +{{Video_enlace_miguematicas
 +|titulo1=Ejercicio 8
 +|duracion=10'19"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss el siguiente sistema:
 + 
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~2x \, + \, ~y \, - \, ~z & = & 1
 + \\
 + ~3x \, - \, 2y \, + \, ~z & = & 2
 + \\
 + -4x \, + \, 3y \, - \, 2z & = & -4
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://youtu.be/kpRQ_jWHSqg?list=PLLfTN7MHLxConbepI-_1OEy-pjAxI8IvH
 +}}
 +}}
 +{{Videotutoriales|titulo=Discusión y resolución de sistemas escalonados|enunciado=
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Tutorial 1
 +|duracion=8'32"
 +|sinopsis=Sistemas escalonados. Expresión matricial. Discusión y resolución en sus distintos casos.
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=DIl90Asgp8Q
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Tutorial 2a
 +|duracion=5'42"
 +|sinopsis=Resolución de S.C.I. expresados matricialmente. Ejemplos y ejercicios.
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=hmB6rtsLHLU&index=4&list=PL95CA4060AED9F26E
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Tutorial 2b
 +|duracion=6'07"
 +|sinopsis=Obtención de una de las infinitas soluciones de un S.C.I. Ejemplos y ejercicios.
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=Utl_sSODSto&index=5&list=PL95CA4060AED9F26E
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Tutorial 2c
 +|duracion=2'03"
 +|sinopsis=Número de variables libres de un sistema escalonado.
 + 
 +'''Nota:''' En el video no se menciona, pero se sobreentiende que el sistema debe estar escalonado y no poseer ecuaciones del tipo ''0 = b'' (con ''b'' no nulo) para aplicar los razonamientos que en él se hacen.
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=r0ze8A2DpSg&list=PL95CA4060AED9F26E&index=6
 +}}
 +}}
 +{{AI_enlace
 +|titulo1=Método de Gauss (con matrices)
 +|descripcion={{b4}}Resolución de sistemas por el método de Gauss usando matrices.
<center><iframe> <center><iframe>
url=http://maralboran.org/web_ma/descartes/Bach_CNST_2/Gauss/metodo_de_gauss_1.html url=http://maralboran.org/web_ma/descartes/Bach_CNST_2/Gauss/metodo_de_gauss_1.html
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</iframe></center> </iframe></center>
-<center>[http://maralboran.org/web_ma/descartes/Bach_CNST_2/Gauss/metodo_de_gauss_1.html '''Click''' aquí si no se ve bien la escena]</center>+|url1=http://maralboran.org/web_ma/descartes/Bach_CNST_2/Gauss/metodo_de_gauss_1.html
}} }}
 +{{wolfram desplegable|titulo=Resolución de sistemas lineales|contenido=
 +{{wolfram
 +|titulo=Actividad: Resolución de sistemas lineales''
 +|cuerpo=
 +{{ejercicio_cuerpo
 +|enunciado=
 +
 +Escalona y resuelve el siguiente sistema 3x3:
 +
 +<center><math>\begin{cases} 2x+y-z=-1 \\ x-y+z=4 \\ 4x-y=2 \end{cases}</math></center>
 +
 +{{p}}
 +|sol=
 +Para averiguar las soluciones debes escribir donde pone "Escribe tu consulta" las siguientes expresiones:
 +
 +{{consulta|texto=solve 2x+y-z=-1, x-y+z=4, 4x-y=2}}
 +
 +o en formato matricial:
 +
 +{{consulta|texto=solve {{2,1,-1},{1,-1,1},{4,-1,0}}*{x,y,z}={-1,4,2} }}
 +
 +y si nos interesa ver como queda la matriz escalonada:
 +
 +{{consulta|texto=row reduce {{2,1,-1,-1},{1,-1,1,4},{4,-1,0,2}} }}
 +
 +{{widget generico}}
 +}}
 +}}
 +}}
 +{{p}}
 +
 +==Método de Gauss-Jordan==
 +{{Teorema_sin_demo|titulo=Método de Gauss-Jordan|enunciado=Consideremos un sistema de ecuaciones lineales ''n x n''. En el método de Gauss realizabamos una triangulación superior del sistema de ecuaciones lineales, haciendo ceros por debajo de la diagonal. Si continuamos el método de Gauss haciendo ceros en la parte superior de la diagonal, conseguiremos un sistema equivalente cuyas ecuaciones tienen una sola incógnita (la de la diagonal). A este método se le conoce como método de Gauss-Jordan, pues debe su nombre a los matemáticos [[Gauss|Carl Friedrich Gauss]] y a [[Jordan|Wilhelm Jordan]].
 +}}
 +{{p}}
 +{{Videotutoriales|titulo=Método de Gauss-Jordan|enunciado=
 +{{Video_enlace_miguematicas
 +|titulo1=Ejercicio 1
 +|duracion=13'39"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss-Jordan el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~3x \, - \, 2y \, + \, 5z & = & 38
 + \\
 + ~2x \, + \, 4y \, - \, ~z & = & -7
 + \\
 + -7x \, - \, 3y + \, 4z \ & = & ~5
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=em0ZWErimyU
 +}}
 +{{Video_enlace_miguematicas
 +|titulo1=Ejercicio 2
 +|duracion=16'19"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss-Jordan el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~2x \, + \, 3y \, + \, 2z & = & ~8
 + \\
 + -3x \, + \, 2y \, + \, ~z & = & -3
 + \\
 + ~4x \, - \, ~y - \, 4z \ & = & ~4
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://youtu.be/1vtv8WeYbo8?list=PLLfTN7MHLxConbepI-_1OEy-pjAxI8IvH
 +}}
 +{{Video_enlace_julioprofe
 +|titulo1=Ejercicio 3a
 +|duracion=9'47"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss-Jordan el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, - \, ~y \, + \, ~z & = & ~2
 + \\
 + 3x \, + \, ~y \, - \, 2z & = & ~9
 + \\
 + -x \, + \, 2y + \, 5z \ & = & -5
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=91xUg1L7O7s
 +}}
 +{{Video_enlace_julioprofe
 +|titulo1=Ejercicio 3b
 +|duracion=6'47"
 +|sinopsis=Continuación del ejercicio 1a.
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=pUabaQqbrug
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Ejercicio 4
 +|duracion=15'00"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss-Jordan el siguiente sistema:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~~x \, + \, 3y \, - \, ~z & = & -4
 + \\
 + ~2x \, + \, ~y \, + \, 2z & = & ~6
 + \\
 + -3x \, - \, 2y + \, 2z \ & = & -3
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=Zk-GrdRhXSc&index=2&list=PL95CA4060AED9F26E
 +}}
 +{{Video_enlace_julioprofe
 +|titulo1=Ejercicio 5
 +|duracion=22'55"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss-Jordan:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~w \, - \, 2x \, + \, 2y - \, 3z & = & 15
 + \\
 + 3w \, + \, 4x \, - \, ~y + \, ~z & = & -6
 + \\
 + 2w \, - \, 3x \, + \, 2y - \, ~z & = & 17
 + \\
 + ~w \, + \, ~x \, - \, 3y - \, 2z & = & -7
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=uL3JwFy9BWA
 +}}
 +{{Video_enlace_miguematicas
 +|titulo1=Ejercicio 6
 +|duracion=35'14"
 +|sinopsis=Resuelve por el método de Gauss-Jordan:
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~2x \, - \, ~y \, + \, 4z + \, ~t - \, ~u & = & ~~7
 + \\
 + ~-x \, + \, 3y \, - \, 2z - \, ~t + \, 2u & = & ~~1
 + \\
 + ~5x \, + \, ~y \, + \, 3z - \, 4t + \, ~u & = & ~33
 + \\
 + ~3x \, - \, 2y \, - \, 2z - \, 2t + \, 3u & = & ~24
 + \\
 + -4x \, - \, ~y \, - \, 5z + \, 3t - \, 4u & = & -49
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=hwyNaFtZmoM
 +}}
 +}}
 +
 +==Discusión de sistemas lineales con parámetros==
 +{{Caja_Amarilla|texto=Discutir un sistema de ecuaciones lineales con parámetros consiste en determinar el valor de los parámetros que hacen que el sistema sea S.C.D., S.I. o S.C.I.}}
 +{{p}}
 +{{Videotutoriales|titulo=Discusión de sistemas con parámetros|enunciado=
 +{{Video_enlace_unicoos
 +|titulo1=Ejercicio 1
 +|duracion=16'00"
 +|sinopsis=Discute el siguiente sistema en función del parámetro ''k'':
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 6x \, + \, 3y \, + \, 3kz & = & ~3
 + \\
 + kx \, + \, 2y \, - \, ~z & = & -2
 + \\
 + ~ \ \quad \quad ~y \, - \, 3z & = & -3
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=klWAnkzOIbo
 +}}
 +{{Video_enlace_profesor10demates
 +|titulo1=Ejercicio 2
 +|duracion=10'55"
 +|sinopsis=Discute el siguiente sistema en función del parámetro ''a'':
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, - \, 2y \, + \, ~z & = & -1
 + \\
 + ~x \, + \, ~y \, + \, 3z & = & ~4
 + \\
 + 5x \, - \, ~y \, + \, az & = & 10
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=Iu2hqqKk3sQ&t=25s
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 3
 +|duracion=8'42"
 +|sinopsis=Discute los siguientes sistemas en función del parámetro ''m'':
 +
 +#<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, ~y \, + \, 2z & = & ~3
 + \\
 + 2x \, + \, 3y \, + \, 5z & = & ~8
 + \\
 + 2x \, + \, 2y \, + \, mz & = & ~6
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +#<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, - \, 2y \, + \, ~z & = & ~1
 + \\
 + 2x \, + \, ~y \, + \, 3z & = & ~4
 + \\
 + 4x \, - \, 3y \, + \, 5z & = & ~m
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=UfqpOs9vKfA&t=11s
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 4
 +|duracion=21'36"
 +|sinopsis=Discute el siguiente sistema en función del parámetro ''a'':
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ax \, + \, 2y \, + \, 6z & = & ~0
 + \\
 + 2x \, + \, ay \, + \, 4z & = & ~2
 + \\
 + 2x \, + \, ay \, + \, 6z & = & a-2
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=7cOBUtG7EO0
 +}}
 +{{Video_enlace
 +|titulo1=Ejercicio 4
 +|duracion=12'28"
 +|sinopsis=Discute el siguiente sistema en función del parámetro ''a'':
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x \, + \, ~y \, - \, ~z & = & ~1
 + \\
 + 2x \, - \, ~y \, + \, az & = & ~4
 + \\
 + ~x \, + \, ay \, + \, ~z & = & a+2
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=Dd88Bc-gb38
 +}}
 +{{Video_enlace_julioprofe
 +|titulo1=Ejercicio 6
 +|duracion=15'38"
 +|sinopsis=Discute el siguiente sistema en función de los parámetros ''a'' y ''b'':
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + ~x_1 \, - \, ~x_2 \, - \, ~x_3 + \, ax_4 & = & ~b
 + \\
 + ~x_1 \, + \, ~x_2 \, + \, ~x_3 + \, ~x_4 & = & ~0
 + \\
 + ~x_1 \, - \, ~x_2 \, + \, ~x_3 - \, ~x_4 & = & 12
 + \\
 + ~x_1 \, + \, ~x_2 \, - \, ~x_3 + \, ~x_4 & = & -8
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=z7Yx1Qct4SY
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Ejercicio 7
 +|duracion=3'02"
 +|sinopsis=Halla el valor de ''k'' para que el sistema no tenga solución:
 +
 +1. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 0 & k-2 & | & 5
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>{{b4}}2. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 2
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 4
 + \\
 + 0 & 0 & k-3 & | & 1
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>{{b4}}3. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 1
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 5
 + \\
 + 0 & 0 & k+2 & | & 3
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=970N7nPKcgQ&index=8&list=PL95CA4060AED9F26E
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Ejercicio 8
 +|duracion=3'30"
 +|sinopsis=Halla el valor de ''k'' para que el sistema tenga infinitas soluciones:
 +
 +1. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 0 & k-5 & | & 0
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>{{b4}}2. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 0 & k-7 & | & 0
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>{{b4}}3. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 0 & k+9 & | & 0
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=-7OjKnfeR0U&index=9&list=PL95CA4060AED9F26E
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Ejercicio 9
 +|duracion=5'52"
 +|sinopsis=Discute el sistema en función del parámetro ''k'':
 +
 +1. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 3
 + \\
 + 0 & 0 & k^2-5k & | & k
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>{{b4}}2. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 2
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 7
 + \\
 + 0 & 0 & k^2-3k & | & k-3
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>{{b4}}3. <math>
 +\left( \begin{matrix}
 + 1 & 0 & 0 & | & 1
 + \\
 + 0 & 1 & 0 & | & 5
 + \\
 + 0 & 0 & k^2-k & | & k^2-1
 + \end{matrix}
 +\right)
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=uDTDimIGNvE&list=PL95CA4060AED9F26E&index=10
 +}}
 +{{Video_enlace_grillo
 +|titulo1=Ejercicio 10
 +|duracion=19'01"
 +|sinopsis=Discute el siguiente sistema en función del parámetro ''k'':
 +
 +<math>
 +\left\{ \begin{matrix}
 + 2x \, + \, ~y \, + \, \quad \ \ ~z & = & ~k
 + \\
 + kx \, - \, ~y \, + \, \quad \ \ 2z & = & ~1
 + \\
 + ~~~~x \, + \, ~y \, - \, (k+4)z & = & -1
 + \end{matrix}
 +\right.
 +</math>
 +
 +|url1=https://www.youtube.com/watch?v=SC-CDXxcRmI&index=11&list=PL95CA4060AED9F26E
 +}}
 +}}
 +
 +==Ejercicios propuestos==
 +{{ejercicio
 +|titulo=Ejercicios propuestos: ''Método de Gauss''
 +|cuerpo=
 +(Pág. 83-85)
 +
 +[[Imagen:yellow_star.png|12px]] 2, 3, 6
 +
 +[[Imagen:red_star.png|12px]] 1, 4, 5
 +
}} }}

Revisión actual

(pág. 83-85)

Tabla de contenidos

Sistema escalonado

Consideremos un sistema de ecuaciones lineales n x m (n ecuaciones y m incógnitas) en el que cada ecuación tiene sus términos ordenados por incógnitas y las ecuaciones organizadas por filas. Este sistema se dice que es escalonado si la ecuación de la fila n carece, al menos, de las n - 1 primeras incógnitas. Si además tiene el mismo número de ecuaciones que de incógnitas (n = m), el sistema se dice que es escalonado triangular.

El interés de los sistemas escalonados radica en que son mucho más fáciles de resolver.

Método reducción de Gauss

El método de Gauss, que se debe al matemático alemán Johann Carl Friedrich Gauss, es un método para resolver sistemas de ecuaciones lineales n x m que generaliza al método de reducción usado para sistemas 2 x 2. Consiste en la aplicación sucesiva del método de reducción, utilizando los criterios de equivalencia de sistemas, para transformar el sistema de ecuaciones en un sistema escalonado, por tanto, más fácil de resolver.

ejercicio

Criterios de equivalencia de sistemas


Los criterios de equivalencia de sistemas nos dicen las "operaciones" que podemos realizar sobre las ecuaciones del sistema inicial para transformarlo en otro equivalente. Son los siguientes:

  • Multiplicar o dividir una ecuación por un número real distinto de cero.
  • Sumar o restar a los dos miembros de una ecuación la misma expresión.
  • Sumarle a una ecuación otra ecuación multiplicada por un número. (Como caso particular: Sumarle o restarle a una ecuación otra ecuación)
  • Cambiar el orden de las ecuaciones.
  • Cambiar el orden de las incógnitas del sistema.
  • Eliminar ecuaciones nulas (0=0).
  • Eliminar una ecuación que sea idéntica o proporcional a otra.

ejercicio

Ejemplo: Método de reducción de Gauss


Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones por el método de Gauss:

\left\{ \begin{matrix}     x \, + \, y \, + \, z & = & ~~3     \\     x \, + \, y \, - \, z & = & ~~1     \\     x \, - \, y \, - \, z & = & -1   \end{matrix} \right.

Discusión de sistemas

Discutir un sistema es determinar si tiene solución y, caso de tenerla, saber si ésta es única.

  • Si el sistema no tiene solución, diremos que es un sistema incompatible (S.I.)
  • Si el sistema tiene solución, diremos que es un sistema compatible (S.C.)
    • Si la solución es única, diremos que es un sistema compatible determinado (S.C.D.)
    • Si la solución no es única, diremos que es un sistema compatible indeterminado (S.C.I.)

ejercicio

Discusión de sistemas lineales


Consideremos un sistema de ecuaciones lineales n x m, que tras realizar las transformaciones oportunas está escalonado. Suponiendo que hubiésemos eliminado las filas nulas, si las hubiera, que corresponden a ecuaciones del tipo 0 = 0, el sistema equivalente tendría ahora k ecuaciones lineales con m incógnitas, con k \le m. Analizando el sistema resultante, podemos efectuar su discusión del siguiente modo:

  • Sistema incompatible (S.I.): Si alguna de las ecuaciones que quedan son del tipo 0 = b (siendo b distinto de cero), el sistema es incompatible y no tiene solución.


  • Sistema compatible determinado (S.C.D.): Si no hay ecuaciones del tipo 0 = b (con b distinto de cero), y además k = m, es decir, el número de ecuaciones del sistema equivalente es igual al número de incógnitas, el sistema es compatible determinado y, por lo tanto, tiene una única solución.


  • Sistema compatible indeterminado (S.C.I.): Si no hay ecuaciones del tipo 0 = b, y además k < m, es decir, el número de ecuaciones es menor que el número de incógnitas, el sistema es compatible indeterminado y, en consecuencia, tiene infinitas soluciones. En este caso, tenemos que separar las incógnitas o "variables principales" de las no principales (también llamadas "variables libres"). Pero, ¿cuáles son las incógnitas principales? Las podemos elegir como queramos aunque podemos dar el siguiente criterio: Si el sistema es escalonado y tiene k ecuaciones, las k últimas incógnitas serán las "principales" y las m - k primeras serán las "libres", que pasaremos al segundo miembro como parámetros. No obstante, este criterio puede variarse según convenga.

Método de Gauss con matrices

El método de Gauss se puede abreviar utilizando matrices. Estas agilizan el proceso de escalonamiento, ya que, en cada transformación de las ecuaciones del sistema, éstas no se escriben completas, sino sólo los coeficientes de las mismas.

Método de Gauss-Jordan

ejercicio

Método de Gauss-Jordan


Consideremos un sistema de ecuaciones lineales n x n. En el método de Gauss realizabamos una triangulación superior del sistema de ecuaciones lineales, haciendo ceros por debajo de la diagonal. Si continuamos el método de Gauss haciendo ceros en la parte superior de la diagonal, conseguiremos un sistema equivalente cuyas ecuaciones tienen una sola incógnita (la de la diagonal). A este método se le conoce como método de Gauss-Jordan, pues debe su nombre a los matemáticos Carl Friedrich Gauss y a Wilhelm Jordan.

Discusión de sistemas lineales con parámetros

Discutir un sistema de ecuaciones lineales con parámetros consiste en determinar el valor de los parámetros que hacen que el sistema sea S.C.D., S.I. o S.C.I.

Ejercicios propuestos

ejercicio

Ejercicios propuestos: Método de Gauss


(Pág. 83-85)

2, 3, 6

1, 4, 5

Herramientas personales
* AVISO: Para que te funcionen los applets de Java debes usar Internet Explorer y seguir las instrucciones de la Ayuda del menu de la izquierda