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Este sistema puede modelarse matemáticamente en una ecuación lineal como
,
donde x e y podrían hallarse, considerando y .
En este artículo aprenderemos a resolver ecuaciones lineales, a utilizar distintos métodos para resolverlas y a verificar sus soluciones.
¿Qué es una ecuación lineal?
Una ecuación lineal, también conocida como ecuación de un grado, es una ecuación en la que la mayor potencia de la variable es siempre 1.
Las ecuaciones lineales en una variable tienen la forma estándar
,
donde x es una variable, a es un coeficiente y b es una constante.
Están en forma estándar de dos variables como
,
donde x e y son variables, c es una constante y a y b son coeficientes.
Son lineales porque sus dos variables tienen potencia 1, y la gráfica de estas ecuaciones es siempre en línea recta.
Resolver ecuaciones lineales consiste en encontrar los valores de las variables tales que la ecuación se satisfaga cuando se sustituyan de nuevo en ellas. La regla fundamental para resolverlas es "la regla de oro". Ésta establece que se hace a un lado de la ecuación lo que se hace al otro lado de la ecuación.
Ecuaciones lineales en una variable
Las ecuaciones lineales en una variable, como ya se ha dicho en este artículo, tienen la forma
,
donde x es una variable, a es un coeficiente y b es una constante.
Estas ecuaciones se resuelven fácilmente agrupando primero los términos semejantes. Esto significa que los términos con la variable se enviarán a un lado de la ecuación, mientras que las constantes van al otro lado. Entonces, ya se pueden operar para hallar el valor de la variable.
Los pasos que se asocian a la resolución de ecuaciones lineales en una variable son:
Simplificar cada lado de la ecuación si es necesario;
Aislar la variable;
Halla algebraicamente el valor de la variable;
Verifica tu solución sustituyendo el valor en la ecuación.
Veamos un ejemplo.
Resuelve la ecuación.
Solución
Se simplifica cada lado de la ecuación, se consigue el paso 1.
Paso2: Agrupa los términos semejantes restando 2 a cada lado de la ecuación
Paso3: Divide cada lado por 3
Paso 4: Ahora podemos evaluarla para ver si es cierta. La ecuación significa que todo lo que hay en el lado izquierdo debe ser igual a lo que hay en el derecho. Por tanto, todo lo que hay en el lado izquierdo de la ecuación debe ser igual a 0. Ahora sustituiremos la solución en la ecuación.
Ahora dividiremos 3 fuera del paréntesis por el 3 como denominador, y tendremos 1 cada uno.
Vemos aquí que la solución que tenemos es verdadera.
Resuelve la ecuación .
Solución
Se simplifica cada lado de la ecuación, se consigue el paso 1.
Paso2 y 3: Agrupa los términos semejantes restando 7 a cada lado de la ecuación.
Paso 4: Ahora podemos evaluarla para ver si es cierta. La ecuación significa que todo lo que hay en el lado izquierdo debe ser igual a lo que hay en el derecho. Por tanto, si sumamos x a 7, deberíamos tener 18
Esto significa que nuestra ecuación es cierta.
Ecuaciones lineales en dos variables
Resolver ecuaciones lineales en dos variables ya no puede darte valores absolutos, a menos que se proporcione otra ecuación que posea las mismas variables que la primera ecuación. Por ejemplo, si nos dieran una ecuación como
,
entonces, si x = 3, y = 2, si x = 4, y = 1, y así sucesivamente.
La única forma de tener valores absolutos es tener otra ecuación con las mismas variables.
Una forma de resolver este tipo de ecuaciones es por el método de sustitución. Haces que una variable sea el sujeto de una de las ecuaciones y sustituyes ese valor en la otra ecuación para tener sólo una variable que hallar. Podemos tomar el ejemplo siguiente.
Resuelve x e y dadas las ecuaciones y .
Solución
Hagamos que y sea el sujeto de la primera ecuación restando 2x a cada lado de la ecuación.
Ahora sustituiremos este valor de y en la segunda ecuación
Ahora sustituiremos este valor de x en cualquiera de las ecuaciones para hallar y. Utilizaremos la primera.
Suma 16 a cada lado de la ecuación para que 5y quede solo en ese lado de la ecuación
Divide entre 5 para hallar y
Resolución de ecuaciones lineales en dos variables mediante gráficas
Las ecuaciones lineales en dos variables son tales que ambas ecuaciones siguen siendo verdaderas cuando encontramos una solución para cada variable. Cuando queremos resolver sistemas de ecuaciones lineales mediante gráficas, trazamos ambas ecuaciones en el mismo plano de coordenadas. El punto de intersección de ambas rectas es la solución del sistema. Veamos el siguiente ejemplo.
Resuelve la ecuación
Solución
Como ya hemos dicho, querremos representar ambas ecuaciones en el plano de coordenadas. Empezaremos por hallar la intersección y la pendiente de cada recta. Esto significa que, para cada ecuación, la reescribiremos en la forma pendiente-intersección. La forma pendiente-intersección viene dada por
donde m es la pendiente
b es la intersección y
x es el valor x en el plano de coordenadas
y es el valor y en el plano de coordenadas
[Ecuación 1]
Esto significa que
[Ecuación 2]
Esto significa que
Ambas ecuaciones en la forma pendiente-intersección vienen dadas por;
Hallemos el valor ysuponiendo dos valores en el eje x. Recuerda que dos puntos son suficientes para obtener una recta. Dados dos valores en el eje x, utilizaremos 1 y 2, ¿cuál es y cuando x = 1? ¿Y qué es y cuando x = 2?
La solución a estas dos preguntas debería darnos las rectas de ambas ecuaciones.
Empecemos por la ecuación 1,
.
Sustituye 1 en la ecuación suponiendo que x = 1,
Cuando , .
Sustituye 2 en la ecuación suponiendo que x = 2,
Cuando , .
Ahora tenemos dos puntos para representar la ecuación 1.
Lo mismo haremos para la Ecuación 2,
.
Sustituye 1 en la ecuación suponiendo que x = 1,
Cuando , .
Sustituye 2 en la ecuación suponiendo que x = 2,
Cuando , .
Grafiquemos estos puntos y tracemos la recta en el mismo plano de coordenadas.
El punto que ambos interceptan es la solución del problema, (-3, -4).
Esto significa que
Ahora podemos evaluarlo para ver si es cierto. Trabajar con ecuaciones significa que todo lo que hay en el lado izquierdo debe ser igual a lo que hay en el derecho. Como aquí tenemos dos ecuaciones, comprobaremos ambas. Empecemos por la primera.
Sustituiremos los valores que acabamos de encontrar en la ecuación
Como ambos valores negativos se multiplican entre sí, el resultado pasa a ser positivo.
.
Vemos aquí que se cumple la primera ecuación. Podemos seguir adelante y hacer lo mismo con la segunda ecuación.
Sustituye los valores que acabamos de encontrar en la ecuación
Si los valores negativos se multiplican entre sí, el resultado será positivo.
Aquí nos damos cuenta de que la solución satisface ambas ecuaciones, por lo tanto, la solución es correcta.
Resolución de ecuaciones lineales - Puntos clave
- Las ecuaciones lineales son ecuaciones cuya mayor potencia de la variable es siempre 1.
- Las ecuaciones lineales en una variable están en forma estándar como ax + b = 0, donde x es una variable, a es un coeficiente y b es una constante.
- Están en forma estándar de dos variables como ax + by = c, donde x e y son variables, c es una constante y a y b son coeficientes.
- Resolver ecuaciones lineales en una variable significa hallar para esa variable convirtiéndola en sujeto y realizando la aritmética necesaria.
- La resolución de ecuaciones lineales en dos variables requiere que otra ecuación tenga solución absoluta para las variables.
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