ความหมายของสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
จากที่นักเรียนได้ศึกษาวิธีการแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวมาแล้ว
เช่น 2x + 1 = 5 ………….①
2x = 4
x = 2
จะเห็นได้ว่าคำตอบของสมการมีเพียงค่าเดียว คือ x = 2 และจากสมการข้างต้น
ถ้าเปลี่ยน 1 เป็น y จะได้สมการดังนี้
2x + y = 5 ………….②
เรียกสมการ ② นี้ว่า สมการเชิงเส้นสองตัวแปร (Linear equation with two variables)
ความหมายของสมการ เชิงเส้นสองตัวแปร
สมการเชิงเส้นสองตัวแปร คือสมการที่มีตัวแปรสองตัว เลขชี้กำลังของตัวแปรแต่ละตัวเป็นหนึ่ง และไม่มีการคูณกันระหว่างตัวแปร
เมื่อ A, B และ C เป็นค่าคงตัว โดย A และ B ไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน
พิจารณาค่า x และ y ที่สอดคล้องกับสมการ 2x + y = 5
เช่น ถ้า y = 1 ค่า x ที่สอดคล้องกับ 2x + 1 = 5 คือ x = 2
ถ้า y = 2 ค่า x ที่สอดคล้องกับ 2x + 2 = 5 คือ x = 1.5
ถ้า y = 3 ค่า x ที่สอดคล้องกับ 2x + 3 = 5 คือ x = 1
ค่า x และ y ที่สอดคล้องกับสมการ 2x + y = 5 มีมากมาย เขียนเป็นคู่อันดับ (x, y) ได้แก่ (2, 1), (1.5, 2), (1, 3), ... นำมาเขียนกราฟได้ดังนี้
การเขียนกราฟของสมการเชิงเส้นสองตัวแปร นอกจากจะใช้การกำหนด ค่า x แล้วหาค่า y ที่สอดคล้องกับสมการแล้ว อีกวิธีที่สะดวกและรวดเร็ว คือ การหาจุด ที่เส้นตรงตัดแกน x และจุดที่เส้นตรงตัดแกน y
จากรูปทั่วไปของสมการ ax + by = c
1. หาจุดตัดบนแกน x นั่นคือ y = 0
ax + b(0) = c
x =
จุดตัดบนแกน x คือ ( , 0)
2. หาจุดตัดบนแกน y นั่นคือ x = 0
a(0) + by = c
y =
จุดตัดบนแกน y คือ ( ,0 )
ความหมายของระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร คือ ระบบของสมการที่ประกอบด้วยสมการเชิงเส้นที่มีตัวแปรสองตัวแปร และมีจำนวนสมการสองสมการ เขียนในรูป
พิจารณาสมการเชิงเส้นสองตัวแปรต่อไปนี้
x + y = 5 ………………… ①
3x + y = 3 ……………….. ②
เมื่อนำมาเขียนกราฟบนระนาบเดียวกัน จะมีลักษณะดังนี้
แต่ละจุดบนกราฟเป็นคำตอบของสมการ ซึ่งพบว่าแต่ละสมการมีคำตอบมากมาย เช่น คำตอบของสมการ x + y = 5 ได้แก่ (1, 4), (2, 3), (3, 2), ... และคำตอบของสมการ 3x - y = 3 ได้แก่ (3, 6), (2, 3), (1, 0), ...
ในบรรดาคำตอบของสมการที่กล่าวนี้ พบว่า (0,3) เป็นคำตอบของสมการทั้งสอง ซึ่งในกราฟเป็นจุดที่เส้นตรงทั้งสองตัดกัน สมการเชิงเส้นสองตัวแปรทั้งสองสมการนี้ เรียกว่า ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
คำตอบของระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
คือ ค่าของ x และ y ที่ทำให้สมการทั้งสองเป็นจริง หรือคู่อันดับ (x, y) ที่สอดคล้องทั้งสองสมการ
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
มี 3 วิธีการ คือ
1. การวาดกราฟ
2. วิธีการแทนค่าตัวแปร
3. วิธีการกำจัดตัวแปร
1. การวาดกราฟ
ตัวอย่าง จงเขียนกราฟของระบบสมการต่อไปนี้
วิธีทำ
x + 2y = 1 2x + 4y = 9
2. วิธีการแทนค่าตัวแปร
① จัดรูปตัวแปรในสมการใดสมการหนึ่ง โดยให้ x อยู่ในรูปตัวแปร y
หรือจัดรูป y อยู่ในรูปตัวแปร y หรือจัดรูป y อยู่ในรูปของ x
② นำตัวแปร x หรือ y ที่จัดรูปแล้วไปแทนค่าในสมการที่เหลือซึ่งจะทำให้สมการนั้นเป็นสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
③ แก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวในข้อ ②
④ นำค่าตัวแปรที่ได้จากการแก้สมการในข้อ ③ ไปแทนค่าในสมการเพื่อหาค่าตัวแปรที่เหลือ
⑤ ตรวจสอบคำตอบ
3. วิธีการกำจัดตัวแปร
①ทำสัมประสิทธิ์ของตัวแปรตัวใดตัวหนึ่งให้เท่ากันโดยนำจำนวนจริงคูณสมการ
②นำสมการทั้งสองที่มีสัมประสิทธิ์ของตัวแปรใดตัวแปรหนึ่งเท่ากันแล้วนั้นมาบวกหรือลบกันเพื่อขจัดให้เหลือพจน์ที่มีตัวแปรเดียว เป็นสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
③แก้สมการในข้อ ②
④นำค่าตัวแปรที่ได้จากการแก้สมการในข้อ ② ไปแทนค่าในสมการเพื่อหาค่าตัวแปรที่เหลือ
⑤ตรวจสอบคำตอบ
โจทย์ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
หลักการแก้โจทย์ปัญหาระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
①อ่านโจทย์อย่างรอบคอบ พิจารณาหาสองปริมาณในโจทย์
②กำหนดตัวแปรแทนสองปริมาณ (ให้เป็น x และ y)
③เขียนสมการเชิงเส้นสองตัวแปร สองสมการ ให้สอดคล้องกับเงื่อนไข ที่โจทย์กำหนด
④ดำเนินการแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
⑤ตรวจสอบคำตอบ
ตัวอย่าง เลขสองจำนวนรวมกันเท่ากับ 73 ผลต่างระหว่างสองเท่าของจำนวนมาก กับสามเท่าของจำนวนน้อย เป็น 21 จงหาเลขสองจำนวนนั้น
วิธีทำ ให้ เลขจำนวนมากเป็น x
เลขจำนวนน้อย เป็น y
เลขสองจำนวนรวมกันเท่ากับ 73
x + y = 73............①
ผลต่างระหว่างสองเท่าของจำนวนมากกับสามเท่าของจำนวนน้อยเป็น 21
2x - 3y = 21............②
นำ3 คูณสมการ ①
3x + 3y = 219..........③
สมการ ② + สมการ ③
5x = 240
x = 48
แทนค่า x = 48 ในสมการ ①
48 + y = 73
y = 25
ดังนั้น เลขสองจำนวน คือ 48 และ 25