soluzione


Calcolare le soluzioni del seguente sistema con il metodo di sostituzione

    (a - b)x - (a + b)y = 2a2
    (a + b)x - (a - b)y = 2ab


per ricavare x dalla prima equazione devo supporre
a - b ≠ 0 → a≠b
a≠b
    x = 2a2 + (a+b)y

a - b
       (a + b)· 2a2 + (a+b)y

(a - b)
- (a - b)y = 2ab


   
    2a2(a +b) + (a+b)2y

(a - b)
- (a - b)y = 2ab


   
    2a2(a +b) + (a+b)2y - (a - b)2y

(a - b)
= 2ab(a -b)

(a - b)


   
    2a2(a +b) + (a+b)2y - (a - b)2y = 2ab(a -b)


   
    2a3 + 2a2b + a2y + 2aby + b2y - a2y + 2aby - b2y = 2a2b - 2ab2


   
    2aby + 2aby = 2a2b - 2ab2 - 2a3 - 2a2b


   
    4aby = -2ab2 - 2a3


   
    4aby = -2a(a2 + b2)


  • se ab ≠ 0 divido tutto per 4ab (secondo principio) ed ottengo

       
           y = -2a(a2 + b2)

    4ab


        x = 2a2 + (a+b)y

    a - b
           y = -(a2 + b2)

    2b


    sostituisco il valore della y trovato nella seconda equazione al posto della y nella prima equazione

         
    x =
    2a2 + (a+b)· - a2 - b2

    2b
       
        a - b
     
        y = - a2 - b2

    2b
    al posto della seconda metto una linea; calcolo la prima
         
    x =  
    2a2 + -a3 - a2b - ab2 - b3

    2b
       
        a - b
     
       
    minimo comune multiplo

         
    x =
    4a2b -a3 - a2b - ab2 - b3

    2b
       
        a - b
     
       
    sommo i termini simili
         
    x =
    -a3 + 3a2b - ab2 - b3

    2b
       
        a - b
     
       
    scompongo al numeratore (Ruffini)
         
    x =
    (a - b)(-a2 + 2ab + b2)

    2b
       
        a - b
     
       
    numeratore per inverso del denominatore
         
    x =
    (a - b)(-a2 + 2ab + b2)

    2b
    · 1

    (a - b)
       


    soluzione
         
    x = -
    a2 -2ab - b2

    2b
        y = - a2 + b2

    2b


se ab=0 puo' essere a=0 e b=0 oppure a=0 e b≠0 oppure a≠0 e b =0
distinguo i tre casi:
  • se a = 0 e b = 0 sostituendo ottengo
       
        4·0·0·y = - 2·0( 02 +02) → 0 = 0
    ed il sistema e' indeterminato

  • se a = 0 e b ≠ 0 sostituendo ottengo
       
        4·0·by = - 2·0( 02 +b2) → 0 = 0
    ed il sistema e' indeterminato

  • se a ≠ 0 e b = 0 sostituendo ottengo
       
        4a·0·y = - 2a( a2 +02) → 0 = -2a3
    ed il sistema e' impossibile essendo a diverso da zero



Non e' finita: per essere esatti e trovare tutte le soluzioni devo sostituire nell'equazione iniziale il valore a=b e vedere cosa succede (perche' per trovare la x ho supposto a-b≠0 cioe' a≠b)
    (a - b)x - (a + b)y = 2a2
    (a + b)x - (a - b)y = 2ab
metto a al posto di b (a=b)
    (a - a)x - (a + a)y = 2a2
    (a + a)x - (a - a)y = 2a·a
    0x - (a + a)y = 2a2
    (a + a)x - 0y = 2a2
    - 2ay = 2a2
    2ax = 2a2
se a≠0 e b≠0 posso applicare il secondo principio ed ottengo
    x = a
    y = -a

quindi raccogliendo:
   se a ≠ 0 e b ≠ 0 e a = b ottengo x = a
y = -a

   se a ≠ 0 e b ≠ 0 ed a ≠ b ottengo  
x = -  
a2 - 2ab - b2

2b
y = -   a2 + b2

2b

se a = 0 il sistema e' indeterminato

se a ≠ 0 e b = 0 il sistema e' impossibile

Nota: confronta la soluzione con il metodo di Cramer: per i sistemi letterali il metodo di Cramer di solito ti facilita i calcoli