การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร

บทความนี้ได้รวบรวมความรู้เรื่อง การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร  โดยการเลือกกำจัดตัวแปรใดตัวแปรหนึ่ง(x) เมื่อเลือกกำจัด x จะได้ค่า y แล้วนำค่าของตัวแปร(y) มาแทนค่าในสมการเพื่อหาค่าของตัวแปรอีกหนึ่งตัวแปร (x) ซึ่งก่อนที่จะเรียนเรื่องนี้ น้องๆสามารถศึกษาเรื่อง การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร โดยใช้กราฟ เพิ่มเติมได้ที่  ⇒⇒ การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร โดยใช้กราฟ ⇐⇐

ให้ a, b, c, d, e และ f เป็นจำนวนจริงใดๆ ที่ a,b ไม่เป็นศูนย์บร้อมกัน และ c,d ไม่เป็นศูนย์บร้อมกัน เรียกระบบที่ประกอบด้วยสมการ

ax +by =c

cx + dy = f

ว่า ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร ซึ่งคำตอบของระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร คือ คู่อันดับ (x,y) ที่ค่า x และ ค่า y ทำให้สมการทั้งสองของระบบสมการเป็นจริง

ตัวอย่างที่ 1 

ตัวอย่างที่ 1  จงแก้ระบบสมการ

x + y = 50

2x + 4y = 140

วิธีทำ   x + y = 50             ———(1)

  2x + 4y = 140      ———(2)

อธิบายเพิ่มเติม : กำจัดตัวแปร x โดยการทำสัมประสิทธิ์ของตัวแปร x ให้เท่ากันทั้ง 2 สมการ เนื่องจาก สัมประสิทธิ์ของตัวแปร x ในสมการ(1) เท่ากับ 1 และ สัมประสิทธิ์ของตัวแปร x ในสมการ (2) เท่ากับ 2 ดังนั้น นำสมการ (1) × 2 เพื่อให้สัมประสิทธิ์ของตัวแปร x เท่ากับ 2

(1) × 2 ;     2x + 2y = 100      ———(3)

เมื่อสัมประสิทธิ์ของตัวแปร x เท่ากันแล้ว กำจัดตัวแปร x เพื่อหาค่า y โดยการนำ สมการ (2) – (3)

(2) – (3) ;  (2x + 4y) – (2x + 2y) = 140 – 100

      2x + 4y – 2x – 2y = 40

          2y = 40

                                           y = 40 ÷ 2

  y = 20

หาค่า x โดยแทน y ด้วย 20 ในสมการที่ (1) จะได้

        x + y = 50

                                   x + 20 = 50

                                           x  = 50 – 20    

 x  = 30

ตรวจสอบ     แทน x ด้วย 30 และแทน y ด้วย 20 ในสมการ (1) จะได้

x + y = 30 + 20 = 50  เป็นจริง

แทน x ด้วย 30 และแทน y ด้วย 20 ในสมการ (2) จะได้

2x + 4y = 2(30) + 4(20) =  60 + 80 = 140  เป็นจริง

ดังนั้น คำตอบของระบบสมการคือ (30, 20)

นอกจากวิธีการดังกล่าวแล้ว ยังสามารถใช้วิธีการแทนค่า ได้ดังนี้

วิธีทำ     x + y = 50            ———(1)

2x + 4y = 140          ———(2)

จากสมการ (1) ให้จัดรูปใหม่ โดยให้ตัวแปร x อยู่ทางซ้ายของเครื่องหมายเท่ากับ เพียงตัวเดียว

จาก (1);    x = 50 –  y     ———(3)

แทน x ด้วย 50 – y ใน (2) จะได้

2x + 4y = 140

        2(50 – y) + 4y = 140

                              100 – 2y + 4y = 140

        2y = 140 – 100

        2y = 40

          y = 40 ÷ 2

          y = 20

แทน y ด้วย 20 ใน (3) จะได้

x = 50 –  y

                                        x = 50 – 20

                                        x = 30

ดังนั้น คำตอบของระบบสมการคือ (30, 20)

ตัวอย่างที่ 2

ตัวอย่างที่ 2  จงแก้ระบบสมการ

3x + 4y = 27   ——-(1)

2x – 3y = 1     ——-(2)

อธิบายเพิ่มเติม : กำจัดตัวแปร y โดยการทำสัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ให้เท่ากันทั้ง 2 สมการ เนื่องจาก สัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ในสมการ(1) เท่ากับ 4 และ สัมประสิทธิ์ของตัวแปร x ในสมการ (2) เท่ากับ -3 ดังนั้น หา ค.ร.น. ของ 4 และ 3 คือ 4 × 3 = 12 คูณสัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ให้เท่ากับ 12

(1) × 3;      9x + 12y = 81   ——-(3)

(2) × 4;      8x – 12y = 4     ——-(4)

สัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ในสมการ (3) เท่ากับ 12 และสัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ในสมการ (4) เท่ากับ -12 เมื่อนำทั้ง 2 สมการมาบวกกัน สัมประสิทธิ์ของตัวแปร y จะมีค่าเท่ากับ 0 (กำจัด y)

(3) + (4);    (9x + 12y) + (8x – 12y) = 81 + 4

    17x = 85

                                                           x = 85 ÷ 17

       x = 5

หาค่า y โดยแทนค่า x = 5 ในสมการที่ (1) จะได้

    3x + 4y = 27

                     3(5) + 4y = 27

  4y = 27 – 15

  4y = 12

    y = 4 ÷ 3

    y = 3

ตรวจสอบ     แทนค่า x = 5  และ y = 3 ในสมการ (1) จะได้

3(5) + 4(3) = 15 + 12 = 27   เป็นจริง

แทนค่า x = 5  และ y = 3 ในสมการ (2) จะได้

2(5) – 3(3) = 10 – 9 = 1   เป็นจริง

ดังนั้น คำตอบของระบบสมการ คือ (5,3)

ตัวอย่างที่ 3

ตัวอย่างที่ 3  จงแก้ระบบสมการ

3x + 2y = 16
2x – 3y = 2

วิธีทำ

3x + 2y = 16 ———-(1)
2x – 3y = 2 ———-(2)

อธิบายเพิ่มเติม : กำจัดตัวแปร y โดยการทำสัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ให้เท่ากันทั้ง 2 สมการ เนื่องจาก สัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ในสมการ(1) เท่ากับ 2 และ สัมประสิทธิ์ของตัวแปร x ในสมการ (2) เท่ากับ -3 ดังนั้น หา ค.ร.น. ของ 2 และ 3 คือ 2 × 3 = 6 คูณสัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ให้เท่ากับ 6
(1)×3;   9x + 6y = 48 ———-(3)
(2)×2;   4x – 6y = 4 ———-(4)

สัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ในสมการ (3) เท่ากับ 6 และสัมประสิทธิ์ของตัวแปร y ในสมการ (4) เท่ากับ -6 เมื่อนำทั้ง 2 สมการมาบวกกัน สัมประสิทธิ์ของตัวแปร y จะมีค่าเท่ากับ 0 (กำจัด y)
(3) + (4);  (9x + 6y) + (4x – 6y) = 48 + 4

13x = 52

    x = 52 ÷ 13

                         x = 4

หาค่า y โดยแทน x ด้วย 4 ในสมการ (1) จะได้

  3x + 2y = 16

3(4) + 2y = 16

   12 + 2y = 16

            2y = 16 – 12

            2y = 4

            y = 2

ตรวจสอบ แทน x ด้วย 4 และแทน y ด้วย 2 ในสมการ (1) จะได้
3(4) + 2(2) = 12 + 4 = 16 เป็นจริง
แทน x ด้วย 4 และแทน y ด้วย 2 ในสมการ (2) จะได้
2(4) – 3(2) = 8 – 6 = 2 เป็นจริง
ดังนั้น คำตอบของระบบสมการ คือ (4,2)

คลิปวิดีโอ การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร