ระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้น คือระบบสมการที่มีดีกรีเป็นหนึ่ง ซึ่งก็คือเลขชี้กำลังของตัวแปรเป็นหนึ่งนั่นเอง ซึ่งในตอนมัธยมต้นน้องๆได้เรียนระบบสมการเชิงเส้น 2 ตัวแปรไปแล้ว
ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร เช่น
แล้วเราก็แก้สมการหาค่า x, y (ซึ่งอาจจะมีคำตอบหรือไม่มีก็ได้)
แต่ในบทความนี้น้องๆจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับระบบสมการเชิงเส้น n ตัวแปร นั่นก็คือน้องๆจะต้องหาคำตอบของตัวแปร n ตัวตัว ซึ่งการหาคำตอบนั้นมีหลายวิธีไม่ว่าจะเป็นการใช้เมทริกซ์ (ซึ่งน้องๆจะได้เรียนในบทความถัดๆไป) หรือการแก้สมการธรรมดาและในข้อสอบส่วนใหญ่จะเน้นให้น้องๆหาคำตอบในระบบสมการเชิงเส้นที่ไม่เกิน 3 ตัวแปร เพราะถ้าเกินกว่านั้นอาจจะใช้เวลาในการหาคำตอบมาก
เรามาดูนิยามของสมการเชิงเส้น n ตัวแปรกันค่ะ
บทนิยาม
สมการเชิงเส้น n ตัวแปร หมายถึง สมการที่เขียนอยู่ในรูป โดยที่ และ เป็นตัวแปร
***สมการเชิงเส้น กับระบบสมการเชิงเส้นไม่เหมือนกันนะจ๊ะ***
โดยสมการเชิงเส้นคือ สมการเดี่ยวๆ 1 สมการ
แต่ระบบสมการเชิงเส้น คือ สมการหลายๆสมการ เช่น
การรตรวจคำตอบของระบบสมการคือ การแทนค่า ที่เราหาได้ลงไปในสมการทุกสมการในระบบแล้วทำให้สมการเหล่านั้นเป็นจริง และการแก้สมการนั้นสมการอาจจะใช้วิธีการกำจัดตัวแปร (เหมาะสำหรับสมการที่ไม่เกิน 3 ตัวแปร)
ตัวอย่างการแก้สมการ
ตัวอย่างต่อไปนี้จะใช้วิธีการกำจัดตัวแปรในการแก้สมการพร้อมกับตรวจสอบคำตอบของระบบสมการ
1.) แก้ระบบสมการพร้อมตรวจคำตอบ
——-(1)
—(2)
——-(3)
วิธีแก้สมการ
สังเกตสมการที่ 2 และ 3 เราสามารถกำจัด z ได้ โดยการนำ (3) – (2) จะได้
=
= ——–(4)
จะเห็นว่าสมการที่ 4 ไม่มีตัวแปร z แล้ว ดังนั้นตอนนี้เรามีสมการ 2 ตัวแปรแล้ว 1 สมการ
ต้องทำสมการ 2 ตัวแปรอีก 1 สมการร เพื่อจะนำมาแก้สมการ 2 ตัวแปรได้
และตอนนี้สมการที่เรายังไม่ได้ยุ่งเลยคือสมการที่ 1 ดังนั้น เราจะกำจัดตัวแปรตัวแปร z โดยใช้สมการที่ 1 ช่วย
นำสมการที่ 1 คูณด้วย 2 ทั้งสมการ จะได้
=
= ——–(5)
จะสังเกตเห็นว่าสามารถกำจัดตัวแปร z ได้แล้ว โดยนำไป ลบ สมการรที่ 2 หรือ 3 ก็ได้
ในที่นี้จะนำไปลบกับสมการที่ 3 นั่นคิอ (5) – (3) จะได้
=
= ————(6)
ตอนนี้เราได้ สมการ 2 ตัวแปรมาอีกหนึ่งสมการแล้ว ทีนี้เราก็สามารถทำการแก้สมการ 2 ตัวแปรได้แล้ว
= ——–(4)
= ———(6)
(4) – (6) จะได้
=
=
=
แทน x = 2 ใน (6) จะได้
ดังนั้น y = -1
แทนค่า x = 2 และ y = -1 ในสมการที่ 1 จะได้
ดังนั้น z = 1
วิธีการตรวจคำตอบ
แทน ค่า x, y และ z ที่ได้จากการแก้ระบบสมการ ลงไปในสมการที่ 1, 2 และ 3
(1) สมการเป็นจริง
(2) เป็นจริง
(3) เป็นจริง
สรุปหลักการแก้ระบบสมการ 3 ตัวแปร โดยวิธีกำจัดตัวแปร
- กำจัดตัวแปรให้เหลือ 2 สมการ 2 ตัวแปร
- แก้สมการ 2 ตัวแปร
- นำค่าตัวแปรที่หาได้ทั้งสองค่าแทนในสมการที่มีสามตัวแปร เพื่อหาค่าของตัวแปรที่เหลือ
- ได้ค่าครบทั้งสามค่าแล้ว นำไปตรวจคำตอบ
วิดีโอทบทวนเรื่อง ระบบสมการเชิงเส้น 2 ตัวแปร
(ในระดับมัธยมต้น)