Calculateur de Systèmes d'Équations Linéaires

Résolvez les systèmes d'équations linéaires 2x2 et 3x3 avec étapes détaillées (combinaison, substitution, pivot de Gauss). Comprend un graphique 2D des droites et un entraîneur interactif.

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Schnellauswahl typischer 2x2 Systeme:
Koeffizienten eingeben (Form: $a \cdot x + b \cdot y = c$):
I:x +y =
II:x +y =
Eingegebenes System:{I:2x+3y=12II:4x−y=10\begin{cases} \text{I:} & 2x+ 3y = 12 \\ \text{II:} & 4x- y = 10 \end{cases}
Geometrische Veranschaulichung: Schnitt zweier Geraden
Schnittpunkt S(3.00 | 2.00)
xy-448-6-4-22468S(3.00|2.00)
Gerade I: y = -0,667x + 4
Gerade II: y = 4x - 10
Schnittpunkt (eindeutige Lösung)
Lösungsmenge
L={(3∣2)}\mathbb{L} = \{ (3 \mid 2) \}

📚Schritt-für-Schritt-Lösungsweg

Wähle dein bevorzugtes mathematisches Lösungsverfahren:

Schritt 1: Gleichungen multiplizieren, um eine Variable anzugleichen

Multipliziere Gleichung I mit -1 und Gleichung II mit -3, damit die Koeffizienten von $y$ entgegengesetzt gleich sind:

I⋅(−1):−2x+−3y=−12II⋅(−3):−12x−3y=−30\begin{array}{lrcr} \text{I} \cdot (-1): & -2x + -3y & = & -12 \\ \text{II} \cdot (-3): & -12x - 3y & = & -30 \end{array}
Schritt 2: Beide Gleichungen addieren (Elimination von y)

Durch Addition der beiden Gleichungen hebt sich die Variable $y$ vollständig auf:

(−2+(−12))x=−12+(−30)  ⟹  −14x=−42  ⟹  x=3(-2 + (-12))x = -12 + (-30) \implies -14x = -42 \implies \mathbf{x = 3}
Schritt 3: Berechnetes x in Gleichung I einsetzen, um y zu bestimmen

Setze $x = 3$ in Gleichung I ein und löse nach $y$ auf:

2⋅(3)+3y=12  ⟹  3y=6  ⟹  y=22 \cdot (3) + 3y = 12 \implies 3y = 6 \implies \mathbf{y = 2}

Origine Historique et Défi Résolu

Pourquoi ces mathématiques ont-elles été développées, d'où viennent-elles et quel problème réel ont-elles résolu ?

📜
Epoche & ZeitalterAncient China & European Geodesy (c. 150 BCE – 1809 CE)
Pioniere: Chinese Scholars (Nine Chapters on the Mathematical Art), Carl Friedrich Gauss

1. Multi-Variable Crop Accounting & Geodetic Surveys

Over 2,000 years ago, Chinese grain administrators needed to determine yields of individual crop grades from aggregated wagon loads. Later, Gauss needed to determine Earth's ellipsoidal shape from hundreds of noisy survey angles.

2. Gaussian Elimination & Row Reduction

Gauss systematized row operations to reduce linear systems into upper triangular echelon form, enabling straightforward backward substitution to find exact solutions.

3. CT Scanners, Computer Graphics & Logistics Optimization

Medical CT scanners solve linear systems with millions of variables in milliseconds to reconstruct 3D cross-sectional organ scans from X-ray data.

„Mathematics is the queen of the sciences.“ — Carl Friedrich Gauss

Praxisnutzen & Reale Anwendungsfälle

Warum lernen wir das? So wird diese Mathematik in Wirtschaft, Technik, Wissenschaft und Alltag praktisch angewendet:

Génie Électrique

Lois de Kirchhoff des Circuits

L'analyse des circuits électriques avec plusieurs mailles utilise des systèmes linéaires pour calculer courants et tensions.

Praxis-Beispiel:

Un circuit à 3 mailles forme un système 3x3 pour les intensités I1, I2 et I3.

Économie & Gestion

Planification de la Production

Calcul des volumes de production optimaux sous contraintes linéaires de matières premières et de capacité.

Praxis-Beispiel:

Détermination des quantités de produits A et B en fonction des heures machines disponibles.

Informatique Graphique

Rendu 3D & Cinématique

Les moteurs 3D résolvent des systèmes linéaires pour le ray tracing et le contrôle cinématique des robots.

Praxis-Beispiel:

Intersection rayon-triangle pour le calcul d'éclairage et d'ombres.

Principes Mathématiques : Systèmes d'Équations Linéaires

Un système d'équations linéaires se compose de plusieurs équations à plusieurs inconnues. Géométriquement, chaque équation à deux inconnues correspond à une droite dans le plan cartésien. Le point d'intersection donne la solution (x, y).

Les méthodes classiques pour les systèmes 2x2 sont la combinaison linéaire (addition/soustraction pour éliminer une variable), la substitution et la méthode de Cramer avec déterminants.

Pour les systèmes 3x3, l'algorithme du pivot de Gauss permet d'échelonner la matrice augmentée. Un système admet une solution unique, une infinité de solutions (droites confondues) ou aucune solution (droites parallèles).

Foire Aux Questions (FAQ) sur les Systèmes Linéaires

Quand un système n'a-t-il aucune ou une infinité de solutions ?

Si une contradiction 0 = 5 apparaît, le système est impossible (droites parallèles). Si l'on obtient 0 = 0, il y a une infinité de solutions (droites confondues).

Quelle méthode de résolution est la plus efficace ?

Pour les systèmes 2x2, la combinaison est souvent la plus rapide. Pour les systèmes 3x3 et supérieurs, le pivot de Gauss est la référence mathématique.

Que montre la visualisation graphique ?

Le tracé 2D affiche les deux droites dans le repère et met en évidence le point d'intersection solution.