Système d'équations linéaires/Résolution par combinaison

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Système d'équations linéaires/Résolution par combinaison
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IntroductionModifier

La seconde méthode élémentaire de résolution des systèmes d'équations linéaires est la méthode par « combinaisons ». Elle consiste à manipuler les différentes lignes du système, en les ajoutant, les multipliant, les soustrayant, pour éliminer des termes et résoudre le système.

ExempleModifier

Résolution détailléeModifier

Le prix   d'une baguette et le prix   d'un croissant sont solutions du système linéaire  

Au bout de 2 jours, Pierre aura acheté 6 baguettes, 10 croissants, et aura payé 14 €.

Au bout de 3 jours, Paul aura acheté 6 baguettes, 30 croissants, et aura payé 30 €.

Ce qui permet d'écrire le système  

Il s'agit donc du système   dans lequel on a multiplié la première ligne par 2 et la deuxième par 3.

Les deux amis ont donc acheté le même nombre de baguettes.

Prenons les achats de Pierre et soustrayons les achats de Paul, on a
 
 
On remarque que les   s'éliminent :
 
Et on obtient :
 
Ouf, le croissant coûte toujours 0,8 €.

Maintenant au bout de 2 jours, Pierre aura acheté 6 baguettes, 10 croissants, et aura payé 14 €.

Il a donc acheté autant de croissants que son ami en un seul jour.

Ce qui permet d'écrire le système  

Il s'agit donc du système   dans lequel on a multiplié la première ligne par 2 et laissé inchangée la deuxième.

Prenons les achats de Pierre et soustrayons les achats de Paul, on a :
 
 
On remarque que les   s'éliminent :
 
Et on obtient :
 
Ouf, la baguette coûte toujours 1 €.

Résolution conciseModifier

Pour cela on numérote les différentes lignes du système d'équations :   Puis on effectue l'opération  , ce qui signifie qu'on multiplie la première équation par 2, la deuxième par 3 et qu'on soustrait les équations obtenues :   Donc  

On effectue ensuite l'opération   :   Donc  

La solution du système est  .

Cette méthode est plus compliquée à bien maîtriser, mais elle permet des calculs bien souvent plus rapides, et évite l'emploi de nombreuses fractions

Application de la méthode à des systèmes plus complexesModifier

Ce qui suit généralise la méthode précédente, mais dépasse le niveau 9.

Il est plus simple d'introduire cette méthode par un exemple :

Début d’un principe
Fin du principe


La méthode se résume ainsi :


RemarquesModifier

  Comme précédemment, il faut bien faire attention aux signes et aux multiplications. De plus, il ne faut pas multiplier par zéro une expression.

Si on aboutit à une tautologie comme 0 = 0, 3 = 3, c’est que le système n'admet pas une unique solution, ou bien qu'on a fait une erreur...

Si on aboutit à une contradiction comme 1 = 0, 3 = -3, c’est que le système n'admet pas de solution, ou bien qu'on a fait une erreur...

  Il est prudent de toujours vérifier que la solution qu'on a trouvée est bien solution du système d'équations !

En général, cette méthode est moins trompeuse que la méthode par substitution. Elle est à la base de la méthode du pivot de Gauss, décrit dans un prochain chapitre. Néanmoins, une combinaison de la méthode par substitution et de la méthode par combinaison est souvent plus rapide qu'une seule des deux méthodes prise seule.