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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas


                                         Resolución de sistemas de 2x2.
                                         Los métodos que estudiaremos son cuatro:
Los métodos de solución.                 1. Método gráfico
Los sistemas de 2x2 pueden ser re-       Métodos analíticos o algebraicos:
sueltos por diferentes métodos.
                                         2. Reducción o suma—resta
Con excepción del método gráfico, en
todos los casos se trata de eliminar     3. Sustitución
una de las incógnitas y resolver una     4. Igualación
ecuación de primer grado con una
incógnita.                               Durante la resolución de los ejercicios identifica las ventajas y desventajas de
                                         cada método. Además observa cómo, en cualquiera de los métodos algebraicos ,
Dependiendo del artificio que se         se elimina una de las incógnitas y sólo hay que resolver una ecuación de primer
emplea para eliminar una de las in-      grado con una incógnita.
cógnitas, es el nombre que recibe el     Independientemente del método empleado, el valor de la incógnita que se obtie-
método: reducción, sustitución o         ne primero, se sustituye en cualquiera de las ecuaciones del sistema para obte-
igualación.                              ner el valor de la segunda incógnita.




                                       Los sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas también surgen de problemas
                                       de razonamiento. Completa el siguiente problema desde su planteamiento hasta la
                                       solución por el método gráfico.

El método gráfico.
Como su nombre lo indica, consiste en representar gráficamente las ecuaciones y determinar,
por observación, las coordenadas del punto de intersección. Estas coordenadas son la solución
del problema.
1. La fábrica de playeras “Juana Watson” tiene costos fijos de $17000 por mes y el costo unitario
   es de $100. El precio de venta de las playeras es de $120 la pieza. Encuentra las ecuaciones de
   costo y de ingreso para esta fábrica, determina las ganancias mensuales si se venden 1200
   piezas y encuentra el punto de equilibrio, es decir, la cantidad de piezas que se deben fabricar
   y vender para que no haya pérdidas ni ganancias.
     * Para simplificar el modelo, se supondrá que todas las piezas fabricadas, se venden
     La ecuación de costo o función de costo se determina sumando el costo fijo más el costo va-
     riable, pero debemos tener en cuenta que el costo variable depende del número de piezas
     que se fabriquen, este número de piezas será la incógnita equis (x). El costo total se puede
     representar como CT.
     ____________________________________________________________________________
     ____________________________________________________________________________
     ____________________________________________________________________________
     ____________________________________________________________________________

http://licmata-math.blogspot.mx                                                                                             15
Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Vamos a utilizar la tabla que siempre hemos empleado para organizar la información.
                                     Información que podemos                  Expresada en len-
 Cantidad desconocida                                                                                            Argumentos o razones
                                              utilizar                         guaje algebraico
                                                                                                    No tenemos información acerca del núme-
Piezas producidas                               Incógnita                             x
                                                                                                        ro de piezas que se van a producir.
                                      Se supone que se venden                                       Cantidades iguales se representan con la
Piezas vendidas                                                                       x
                                     todas las piezas fabricadas                                                misma incógnita
                                                                                                     Cantidades diferentes se representan
Costo total                                     Incógnita                             y
                                                                                                            con distintas incógnitas
                                    En el punto de equilibrio, los ingre-                            Se representa con la misma incógnita que
Ingresos                                                                              y
                                       sos son iguales al costo total                                             el costo total.


Conocimientos o información complementaria:                                   Obtención de la ecuación:
El costo total se calcula sumando los costos fijos y los varia-                                           CT = CF      + CU (NP)
bles. Los costos variables se obtiene multiplicando el costo
unitario por la cantidad de piezas producidas.                  Costo total:                               y = 17000 + 100 (x)

C Total = C Fijo + C Unitario x Número de piezas.
El ingreso se obtiene multiplicando número de piezas vendi- Ingreso:                                   ______________________________
das por el precio de venta.

Resolución del sistema de 2x2:                                                Solución del problema:
La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente
las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es
decir, los valores de x, y.

       Ecuación 1: y = _____________________________

       Ecuación 2: y = _____________________________

       Valores de las incógnitas:

                                     x = _______________

                                     y = _______________




Procedimiento de solución de un sistema de 2x2 por el método gráfico.
         Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores de equis para asegurar que
         el trazo es correcto.

                                         Recta 1                                                       Recta 2

                          x          y = __________________                               x       y = ____________________




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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
       Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser
       igual a 1, 2, 500 ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor.
                                                                                Coordenadas del punto de intersec-
                                                                                ción, a simple vista.
                                                                                      x = ______________
                                                                                      y = ______________


                                                                                Comprueba el resultado del sistema
                                                                                sustituyendo en ambas ecuaciones.




Anota el resultado del problema. Recuerda que debes responder la pregunta o preguntas plantea-
das en el mismo.


     Competencias básicas.           El uso de dos incógnitas, ¿facilita o dificulta el análisis del
                                     problema? Explica tu respuesta.
 Análisis del procedimiento

 Comparación del uso de una
 incógnita contra el uso de dos.

 Nivel de dificultad para plantear   ¿Qué opinas acerca del método gráfico?
 el problema con dos incógnitas.

 Comentarios generales acerca
 del método gráfico.                 Al trazar las rectas puede ocurrir que no se corten en nin-
 ¿Qué sucede si las rectas no se     gún punto. ¿Cómo se determina la solución en este caso?
 cortan en ningún punto? ¿Cómo
 se encuentra la solución

 ¿Qué sucede cuando las rectas
 se empalman una con otra? Es
                                     También puede suceder que las rectas queden una sobre
 decir, coinciden en todos sus
 puntos.                             la otra. ¿Cuál es la solución?




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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
                                   (Continuación) Resuelve los siguientes problemas empleando el
                                   método gráfico (utiliza el formato F2).
1.    En la fábrica de radiadores “Bryan Sandoval” se ha determinado que las ventas de radiado-
      res serán de 900 unidades el próximo mes. El precio de venta por unidad es de $1,650. Los
      costos fijos ascienden a $750,000 y los variables son de $990 por pieza. ¿Habrá pérdidas o
      ganancias el próximo mes? ¿Cuál es el número de piezas mínimo que se debe vender para
      que no haya pérdidas ni ganancias? Si las ventas aumentan 200 unidades por mes ¿en cuán-
      tos meses la ganancia será mayor o igual a $1’000,000?
2.    El gerente de ingeniería propone llevar a cabo una mejora en el proceso de fabricación de
      los radiadores “Bryan Sandoval”. Esta mejora reducirá el costo variable a $900 por pieza,
      pero a costa de elevar los costos fijos a $900,000 por mes. Resuelve nuevamente el proble-
      ma considerando que los demás datos permanecen constantes y determina si la propuesta
      del gerente es conveniente o no para la empresa. Argumenta claramente tu respuesta.
3.    El gerente de ingeniería propone llevar a cabo una mejora en el proceso de fabricación de
      las playeras “Juana Watson”. Esta mejor reducirá el costo variable a $85 por pieza, pero a
      costa de elevar los costos fijos a $20,000 por mes. Resuelve nuevamente el problema de las
      playeras considerando que los demás datos permanecen constantes y determina si la pro-
      puesta del gerente es conveniente o no para el empresa. Argumenta claramente tu respues-
      ta.
4.    En la fabrica de impresoras “Dariela Espinoza” se ha determinado que las ventas de impre-
      soras láser a color serán de 1700 unidades el próximo mes. El precio de venta por unidad es
      de $3,970. Los costos fijos ascienden a $1’860,000 y los variables son de $2,720 por pieza.
      ¿Habrá pérdidas o ganancias el próximo mes? ¿Cuál es el número de piezas mínimo que se
      debe vender para que no haya pérdidas ni ganancias? Si las ventas aumentan 200 unidades
      por mes ¿en cuántos meses la ganancia será mayor o igual a $1’500,000?
5.    El gerente de ingeniería propone llevar a cabo una mejora en el proceso de fabricación de
      las impresoras láser a color “Dariela Espinoza”. Esta mejor reducirá el costo variable a $2500
      por pieza, pero a costa de elevar los costos fijos a $2’000,000 por mes. Resuelve nuevamen-
      te el problema de las impresoras láser a color considerando que los demás datos permane-
      cen constantes y determina si la propuesta del gerente es conveniente o no para el empre-
      sa. Argumenta claramente tu respuesta.
6.    En la fabrica de impresoras “Dariela Espinoza” se ha estado comprando un componente cu-
      yo costo unitario es de $1100 por pieza, más costos de manejo y transporte de $200 por
      pieza. Se está estudiando la posibilidad de fabricar el componente en la empresa, lo cual
      requiere un costo fijo de $500,000 y un costo variable de 890 por pieza. ¿Es conveniente
      fabricar el componente o seguir comprándolo como hasta ahora?


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas


                                    Resuelve los siguientes ejercicios por el método gráfico.


1. Ecuación uno: 2x - y = 4             Ecuación dos: x + y = 5
      Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo
      es correcto.

                              Recta 1                                     Recta 2


                   x       y = __________________                 x   y = ____________________




       Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser
       igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor.


                                                                          Coordenadas del punto de
                                                                          intersección, a simple vista.
                                                                                    x = ______________

                                                                                    y = ______________



                                                                          Comprueba el resultado del
                                                                          sistema sustituyendo en am-
                                                                          bas ecuaciones.




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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
2. Ecuación uno: 2x + y = -5             Ecuación dos: x + 3y = 6
      Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo
      es correcto.
                               Recta 1                                        Recta 2

                    x      y = __________________                   x     y = ____________________




      Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser
      igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor.


                                                                              Coordenadas del punto de
                                                                              intersección, a simple vista.
                                                                                        x = ______________

                                                                                        y = ______________



                                                                               Comprueba el resultado del
                                                                               sistema sustituyendo en am-
                                                                        bas ecuaciones.




Asegúrate de trazar las rectas con la mayor precisión posible, de otra forma la solución no es correcta y
tendremos que estar “ajustando” el valor de las incógnitas para que la comprobación sea correcta.


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
3. Ecuación uno: 2x + 3y = 3             Ecuación dos: 4x + 6y = 12
      Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo
      es correcto.
                               Recta 1                                    Recta 2

                    x      y = __________________                x    y = ____________________




      Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser
      igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor.


                                                                           Coordenadas del punto de
                                                                           intersección, a simple vista.
                                                                                    x = ______________

                                                                                    y = ______________



                                                                           Comprueba el resultado del
                                                                           sistema sustituyendo en am-
                                                                           bas ecuaciones.




Si la solución del sistema es el punto de intersección de las rectas, ¿cómo podemos interpretar el hecho de
que las rectas no se tocan en ningún punto?
_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas


                                           Soluciones de sistemas de 2x2.
                                           La solución de un sistema de ecuaciones por el método gráfico
                                           tiene la ventaja de mostrar visualmente el comportamiento de las
                                           ecuaciones.
                                           Sólo es cuestión de interpretar la información visual y ponerla en
                                           términos matemáticos.
                                           Cuando las rectas se cortan en un punto, las coordenadas de ese
                                           punto son la solución del sistema.
Clasificación de sistemas de 2x2.
                                           Cuando las rectas son paralelas, no se tocan en ningún punto, así
Los sistemas de ecuaciones se              que el sistema no tiene solución.
clasifican de acuerdo con el
                                           Cuando las rectas se empalman una con otra, se tocan en todos
comportamiento de las solucio-
                                           sus puntos, de modo que el sistema tiene infinidad de soluciones.
nes del mismo: Consistentes,
independientes, etc.




                                      Consulta la clasificación de los sistemas de ecuaciones, resuelve los siguientes ejer-
                                      cicios y clasifícalos de acuerdo a la consulta realizada..


Resuelve los ejercicios obteniendo 10 fotocopias del Formato 2 y anota aquí solamente lo que se
indica.
       Ecuación 1            Ecuación 2           Solución                      Clasificación

1.     4x - 6y = 2           -6x + 9y = -3        x = _____      y = _____      ______________________________

2.     2x + 5y = – 6         – x + 3y = 3         x = _____      y = _____      ______________________________

3.     5x + 3y = 3           3x – y = 13          x = _____      y = _____      ______________________________

4.     4x – 6y = 8           – 6x + 9y = – 12     x = _____      y = _____      ______________________________

5.     – 2x + y = 3          4x – 2y = – 5        x = _____      y = _____      ______________________________

6.     12x-10 y =5           -3x + 2.5y = 4       x = _____      y = _____      ______________________________

7.     4x + 3y = – 2         x+y=1                x = _____      y = _____      ______________________________

8.     – 2x + 7y = 1         4x – 14y = – 2       x = _____      y = _____      ______________________________

9.     3x – 2y = 1           –x+y=2               x = _____      y = _____      ______________________________

10.    2x – 7y = – 2         – 2x + 9y = – 2      x = _____      y = _____      ______________________________

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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Otros métodos de solución de
sistemas de 2x2.                      Soluciones algebraicas          de sistemas de 2x2.
                                    Anota tres desventajas del método gráfico:
                                    1.     _________________________________________________

                                    2.     _________________________________________________

                                    3.     _________________________________________________
El método gráfico tiene venta-
jas para resolver sistemas de       Por estas y otras desventajas, vamos a estudiar tres métodos algebraicos para la
2x2, pero también presenta          solución de sistemas de 2 ecuaciones con 2 incógnitas.
algunas desventajas, por ello,      Los tres métodos emplean algún artificio algebraico para eliminar una de las
se recurre frecuentemente a         incógnitas y obtener una ecuación de primer grado con una incógnita, que se
                                    resuelve despejando.
métodos analíticos o algebrai-
cos de solución.                    Uno de los pasos del procedimiento en cada caso es el que le da nombre al mé-
                                    todo.




                                  Resuelve el siguiente problema de razonamiento empleando dos incógnitas. Des-
                                  pués trata de resolver el sistema resultante por el método gráfico y toma nota de
                                  las dificultades que encuentres.

1. La fábrica de artefactos UTT cuenta con dos plantas de producción. En la planta 1 los costos
   fijos son de $ 12000 por año y los costos variables son de $70 por pieza. En la planta 2 los cos-
   tos fijos son de $15000 por año y los variables de $60 por pieza producida. El año próximo se
   requiere producir un total de 1200 piezas. Si se desea que el costo total sea el mismo en las
   dos plantas, ¿cuántas piezas deben fabricarse en cada planta?
    El planteamiento del problema ya lo conocemos, completa la tabla siguiente.

Cantidad desconoci-     Información que podemos        Expresada en len-
                                                                                      Argumentos o razones
        da                       utilizar               guaje algebraico
Piezas producidas en
la planta 1

Piezas fabricadas en
la planta 2

Costo total   en la
planta 1

Costo total en la
planta 2


*No olvides considerar dos incógnitas.

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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Ahora vamos a obtener las ecuaciones y resolver por el método gráfico.

Conocimientos o información complementaria:                                   Obtención de las ecuaciones:
El costo total se calcula sumando los costos fijos y los varia-                               CT =       CF    + CU (NP)
bles. Los costos variables se obtiene multiplicando el costo
unitario por la cantidad de piezas producidas.                                Planta 1:        y =
C Total = C Fijo + C Unitario x Número de piezas.                             Planta 2:        y =
Deben obtenerse dos ecuaciones, una para cada planta.


Resolución del sistema de 2x2:                                                Solución del problema:
La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente
las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es
decir, los valores de x, y.

       Ecuación 1: y = _____________________________

       Ecuación 2: y = _____________________________

       Valores de las incógnitas:

                                           x = _______________

                                           y = _______________



Ahora vamos a resolver el sistema por el método gráfico.
         Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo
         es correcto.
                                      Recta 1                                                        Recta 2


                    x           y = __________________                               x       y = ____________________




         Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser
         igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor.


                                                          La gráfica está a la vuelta.


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Gráfica del sistema:




      Coordenadas del punto de intersección, a simple vista.                       Comprobación


      x = ______________               y = ______________


Justamente esta es una de las desventajas del método gráfico; no siempre es sencillo determinar las coor-
denadas del punto de intersección. Tal vez podamos acertar en algunos casos probando valores y ajustan-
do hasta que la comprobación nos indique que la respuesta es correcta, pero es preferible emplear otros
métodos.

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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas




Cuando las coordenadas del punto de intersección de las rectas no son fáciles de estimar a simple vista, es
preferible recurrir a métodos algebraicos, veamos el procedimiento para el método de igualación.
Como ya dijimos, en los métodos algebraicos la estrategia consiste en tomar las dos ecuaciones con dos
incógnitas y obtener una ecuación de primer grado con una incógnita.


     Despejar en las dos ecuaciones la misma incógnita. En este caso ya está despejada la ‘y’, así que sim-
     plemente escribimos las dos ecuaciones:
             Ecuación                                   Ecuación
                1                                          2



      “Igualar” las dos ecuaciones,
      aplicando la propiedad transiti-
      va de la igualdad.
                                                                       =

      Resolver la ecuación de primer grado que se obtuvo en el paso anterior, obtener el valor de equis.

                                                                           Valor de la
                                                                           incógnita:
                                                                                         ___ =




      Sustituir el valor de equis en cualquiera de las dos ecuaciones despejadas para obtener el valor de
      ye.
                                                                           Valor de la
                                                                           incógnita:
                                                                                         ___ =




      Comprobar el resultado sustituyendo en ambas ecuaciones.




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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
                                        Resuelve los siguientes ejercicios por el método de igualación. Com-
                                        prueba el resultado en todos los problemas. Utiliza el Formato 3 para
                                        el planteamiento del problema y el 4 para la solución del sistema.
1. La máquina de Atwood consiste de una polea simple con dos masas suspendidas de
   ambos extremos de una cuerda (ver figura). Determina la tensión en la cuerda y la
   aceleración del sistema al ser liberado. Las ecuaciones se obtendrán por medio de
   conocimientos de física, específicamente del la segunda ley de Newton. En vista de
   que la finalidad es dar un ejemplo de aplicación, se proporcionan las ecuaciones que
   describen el comportamiento del sistema para ambas masas:
   T = m1 g + m1 a          T = m 2 g – m2 a
   T = Tensión en la cuerda              g = aceleración de la gravedad        a = aceleración del sistema
2. Secundino, la tortuga, sale del punto de partida y mantiene una velocidad de 9 km/h. Cinco minutos
   más tarde, Vittorio, la liebre, sale del mismo lugar y hace el mismo recorrido con una velocidad de 12
   km/h. ¿En cuánto tiempo alcanza el segundo corredor al primero? ¿Qué distancia han recorrido cuando
   lo alcanza?
Los siguientes ejercicios solamente son sistemas de 2x2, resuélvelos por igualación en el formato 4.
3. Ecuación 1: x - 2y = 6         Ecuación 2: x + 3y = -9
4. Ecuación 1: 3x - y = 5         Ecuación 2: x + 7y = -4
5. Ecuación 1: 6x - 7y = 2        Ecuación 2: 4x + 8y = 11
6. Ecuación 1: -9x - 5y = 2       Ecuación 2: 4x - 7y = -12
7. Ecuación 1: 2x = 5y - 4        Ecuación 2: 5x = -7y -10
8. Ecuación 1: 2x = 5y - 3        Ecuación 2: 7y = -5x -10
9. Ecuación 1: 3y = 5x - 9        Ecuación 2: 6y = -4x -11
10.Ecuación 1: 7x = 5y + 6        Ecuación 2: 10y = 14x -12


Este último ejercicio (10) presenta características espe-
ciales. Resuélvelo gráficamente en el formato 2 y podrás
entender qué sucede. Traza la gráfica en el plano de
coordenadas de la derecha.
Explica detalladamente qué sucede con este problema.
_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________



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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas




El método de reducción emplea un artificio de suma algebraica para eliminar una de las incógnitas, por eso
recibe el nombre de suma-resta o de eliminación.
Independientemente del método que utilicemos para resolver el sistema de ecuaciones, estos provienen
del planteamiento de un problema.
                                    Plantea el siguiente problema empleando un sistema de 2x2 , luego re-
                                    suélvelo por el método de reducción.


1. ¿Qué cantidad de ácido clorhídrico al 22% se debe mezclar con 60
   ml de ácido clorhídrico al 8% para obtener el ácido al 12% que se
   requiere en cierto experimento?
  Para plantear el problema debes recordar que el porcentaje de
  concentración indica el contenido de ácido por unidad de volumen,
  es decir, de cada litro sólo un 22% es ácido (220 ml), el resto es di-
  solvente.
  Vamos a considerar dos cantidades desconocidas, ¿cuáles son?
  _____________________________________________________________________________________

  _____________________________________________________________________________________

  Además de estas dos cantidades desconocidas, será necesario emplear otras dos, relacionadas con la
  concentración (contenido) del ácido en cuestión.

Cantidad desconoci-     Información que podemos       Expresada en len-
                                                                              Argumentos o razones
        da                       utilizar              guaje algebraico




Obtención de las ecuaciones a la vuelta.

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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Completa la información faltante en la siguiente tabla.

Conocimientos o información complementaria:                                     Obtención de las ecuaciones:




Resolución del sistema de 2x2:                                                  Solución del problema:
La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente
las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es
decir, los valores de x, y.

       Ecuación 1: y = _____________________________

       Ecuación 2: y = _____________________________

       Valores de las incógnitas:

                                           x = _______________

                                           y = _______________




Aplicación del método de reducción para determinar el valor de las incógnitas.
      Ordenar las ecuaciones en forma general: Ax + By = C

               Ecuación 1                                                      Ecuación 2



      Multiplicar cada ecuación por un número tal que, al sumarse algebraicamente, se elimine una de las
      incógnitas.

                                                                              Multiplicada
                Ecuación 1
                                                                               por _____


                                                                              Multiplicada
                Ecuación 2
                                                                               por _____


                              Se obtiene sumando algebraicamente las dos ecuacio-
                Ecuación 3
                                              nes de la derecha.




        Tercer paso a la vuelta.


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
     Resolver la ecuación de primer grado que se obtuvo en el paso anterior
                                                                               Valor de la
     (Ecuación 3) para obtener el valor de una de las incógnitas (despejar).                 ___ =
                                                                               incógnita:




     Sustituir el valor de la incógnita encontrada en cualquiera de las
                                                                               Valor de la
     otras dos ecuaciones para obtener el valor de la incógnita faltante.      incógnita:
                                                                                             ___ =




     Comprobar el resultado sustituyendo en ambas ecuaciones.




Explica el procedimiento para elegir por cuánto debe multiplicarse cada ecuación para eliminar una de las
incógnitas.
_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
                                       Resuelve los siguientes ejercicios por el método de reducción. Com-
                                       prueba el resultado en todos los problemas. Utiliza el Formato 3 para
                                       el planteamiento del problema y el 5 para la solución del sistema.
1. Dos automóviles salen del mismo punto y viajan en direcciones opuestas. El auto ‘A’ viaja 15 km/h más
   rápido que el ‘B’. Después de tres horas se encuentran a una distancia de 465 km uno de otro. ¿A qué
   velocidad está viajando cada automóvil? ¿Y qué distancia recorrió cada automóvil?
2. Piolín Adame tiene $15,000 invertidos al 5.4% de interés. ¿Cuánto debe invertir al 12% para que su in-
   versión total le deje una ganancia del 6.6%?
Los siguientes ejercicios solamente son sistemas de 2x2, resuélvelos por reducción en el formato 5.
3. Ecuación 1: 3x + 4y = -1       Ecuación 2: 2x - 2y = 11
4. Ecuación 1: 3x + 2y = 2        Ecuación 2: 4x - 5y = -28
5. Ecuación 1: x - y = 2          Ecuación 2: -5x + 5y = -10
¿Qué sucedió en este último ejercicio? _______________________________________________________

¿Cómo vamos a despejar ? _________________________________________________________________

Seguramente tienes una idea de lo que está sucediendo. Explícalo:

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Resuelve el ejercicio gráficamente en
el formato 2 para entender qué suce-
de. Traza la gráfica en el plano de
coordenadas de la derecha.
Explica detalladamente qué sucede
con este problema.
_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________



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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas




Al igual que en los otros métodos analíticos, la estrategia consiste en obtener una ecuación con una sola
incógnita. El procedimiento se basa en despejar una de las incógnitas y sustituir el resultado en la otra
ecuación.
                                       Plantea el siguiente problema con un sistema de 2x2, luego resuélvelo
                                       por el método de sustitución.
1. Los boletos para el concierto de Mago de Oz se vendieron a $550 los de VIP y a
   $375 los numerados. Si la venta total de 520 boletos fue de $244,875 ¿cuántos
   boletos de cada clase se vendieron?
   ¿Cuáles son las cantidades desconocidas?
   _________________________________________________________________
   _________________________________________________________________
Completa las tablas siguientes.
 Cantidad desconoci-     Información que podemos      Expresada en len-
                                                                                     Argumentos o razones
         da                       utilizar             guaje algebraico




Conocimientos o información complementaria:           Obtención de las ecuaciones:




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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Completa la tabla siguiente después de resolver el sistema de ecuaciones.
Resolución del sistema de 2x2:                                                Solución del problema:
La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente
las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es
decir, los valores de x, y.



       Ecuación 1: y = _____________________________

       Ecuación 2: y = _____________________________



       Valores de las incógnitas:

                                           x = _______________

                                           y = _______________


Aplicación del método de sustitución para resolver el sistema de ecuaciones.
      Despejar en cualquiera de las dos ecuaciones una de las incógnitas, puede ser equis o ye.

                 Ecuación                                                       Despejar incóg-
               número ___                                                         nita _____



       Sustituir en la otra ecuación.

                 Ecuación
                                                                                 Sustituyendo
               número ___



       Resolver la ecuación de primer grado que se obtuvo en el paso anterior para obtener el valor de una
       de las incógnitas (despejar).
                                                                                                       Valor de la
                                                                                                       incógnita:
                                                                                                                     ___ =




       Sustituir el valor de la incógnita encontrada en cualquiera de las dos ecuaciones despejadas para ob-
       tener el valor de la incógnita faltante.
                                                                             Valor de la
                                                                             incógnita:
                                                                                         ___ =




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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
      Comprobar el resultado sustituyendo en ambas ecuaciones.




                                          Plantea los siguiente problemas de razonamiento empleando dos in-
                                          cógnitas (Formato 3), luego resuelve el sistema por el método de sus-
                                          titución (Formato 6).
1. Leonorildo Daniel compró un automóvil que, según la publicidad, ofrecía un rendi-
   miento de 12 km por litro de gasolina en la ciudad y 18 km/l en la carretera. En un
   viaje de negocios utilizó 51 litros de gasolina ara recorrer 840 km. Si suponemos que
   el rendimiento anunciado es correcto, ¿cuántos kilómetros recorrió en la ciudad y
   cuántos en carretera?
2. Abigail Ford y Alejandro Chevrolet tienen radiotransmisores con un alcance máximo de 4.5
   km. Abigail comienza a caminar hacia el oeste a las 2:00 de la tarde con una velocidad de 4
   km/h. Alejandro sale del mismo lugar 18 minutos más tarde y camina hacia el este con una
   velocidad de 5 km/h. ¿A qué hora los radios van a estar fuera de alcance?

3. Ecuación 1: x - 2y = 6           Ecuación 2: x + 3y = -9              En los ejercicios del 3 al 10 sólo resuélve-
                                                                         los por el método de sustitución.
4. Ecuación 1: 3x - y = 5           Ecuación 2: x + 7y = -4
                                                                         Si se presenta algún sistema que no tenga
5. Ecuación 1: 6x - 7y = 2          Ecuación 2: 4x + 8y = 11             solución, o tenga infinidad de ellas, resuél-
                                                                         velo también por método gráfico (Formato
6. Ecuación 1: -9x - 5y = 2         Ecuación 2: 4x - 7y = -12            2) para observar que sucede.
7. Ecuación 1: 2x = 5y - 4          Ecuación 2: 5x = -7y -10             No olvides clasificar los sistemas con base
                                                                         en el número de soluciones que tiene: Con-
8. Ecuación 1: 2x = 5y - 3          Ecuación 2: 7y = -5x -10             sistentes, dependientes, etc.
9. Ecuación 1: 3y = 5x - 9          Ecuación 2: 6y = -4x -11
10.Ecuación 1: 7x = 5y + 6          Ecuación 2: 10y = 14x -12
     Competencias básicas.          Inventa un problema de razonamiento que se pueda resolver con un sistema de
                                    dos ecuaciones con dos incógnitas.
     Capacidad de síntesis
                                    Elabora el planteamiento en el formato 3, y resuélvelo por todos los métodos em-
 Observa atentamente las carac-
 terísticas de los problemas de
                                    pleando los formatos 2,4,5 y 6.
 razonamiento.
                                    Compara los procedimientos y resultados obtenidos destacando los puntos más
 Identifica qué datos se necesita   difíciles del proceso de solución.
 proporcionar                       Trata de ser original, no solamente cambies los datos.


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
Espacio para el problema inventado por el alumno.
_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

        Competencias básicas.         ¿Cómo afecta el uso de dos incógnitas al planteamiento de cualquier problema?

    Análisis de los métodos

 Análisis de la solución de proble-
 mas con una y dos incógnitas.        ¿Qué ventajas presenta el método gráfico contra los métodos algebraicos?
 Comparación entre el método
 gráfico y los métodos algebrai-
 cos.
                                      ¿Qué desventajas presenta el método gráfico contra los métodos algebraicos?
 Análisis de los métodos algebrai-
 cos

 Comparación entre los diversos
                                      ¿Cuál es la estrategia fundamental de los métodos algebraicos?
 métodos algebraicos.

 Sistemas con una solución, infini-
 dad de soluciones y sin solución
 en cada método                       ¿Qué sucede en cada método cuando el sistema no tiene solución?

 Clasificación de los sistemas con
                                      M. de igualación: _____________________________________________________

 base en sus soluciones.              M. de reducción: _____________________________________________________

 Una solución:                        M. de sustitución: ____________________________________________________
 ___________________________
 Infinidad de Soluciones:
                                      ¿Qué sucede en cada método cuando el sistema tiene infinidad de soluciones?
 ___________________________
 Ninguna solución:                    M. de igualación: _____________________________________________________
 ___________________________          M. de reducción: _____________________________________________________

                                      M. de sustitución: ____________________________________________________
                                      Comentarios generales:

                                      ___________________________________________________________________________

                                      ___________________________________________________________________________


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Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas
                             Proyecto integrador: Elabora una hoja de cálculo en Excel que resuelva sistemas de
                             dos ecuaciones con dos incógnitas por el método que se te indique.
Características del proyecto, lista de verificación.
1.    Entregar a tiempo, valor total del trabajo = 100 puntos

2.    Entregar un día después, valor total =        50 puntos

3.    Enviar por email                              10 puntos

4.    Funciona con un ejemplo                       10 puntos

5.    Funciona con diferentes ejemplos              20 puntos

6.    No indica errores al faltar datos             15 puntos

7.    Contiene explicaciones acerca del método 10 puntos

8.    Contiene explicaciones acerca del uso         10 puntos

9.    Incluye las gráficas de las rectas            15 puntos

10.Muestra claramente todos los pasos               10 puntos
 Sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas.
 Resolver el sistema por el método gráfico.

 Sistema de ecuaciones que se va a resolver.

     +1     x       +3        y       =       -5
     +5     x       -5        y       =      + 15                Comprobación:

 Tabulación:                                                     En la ecuación 1


     Recta 1                  Recta 2                              +1         x      +3       y     =   -5
     x     y                  x     y                              +1       (1)      +3      ( -2 ) =   -5
     -8     1.00            -8      -11.00                                          + 1.0    - 6.0 =    -5
     -2    -1.00            -2       -5.00                                                   - 5.0 =    -5
     -1    -1.33            -1       -4.00                                                  Exacto
      0    -1.67             0       -3.00
     +1    -2.00            +1       -2.00
     +2    -2.33            +2       -1.00
     +8                     +8                                   En la ecuación 2
           -4.33                      5.00


 La solución se encuentra en el punto                              +5        x       -5       y     =   + 15
 de intersección de las rectas:                                    +5       (1)      -5    ( -2 )   =   + 15
                                                                                    + 5.0 + 10.0    =   + 15
           x = + 1.0                                                                      + 15.0    =   + 15
           y=      - 2.0                                                                  Exacto
En todos los métodos debe aparecer la gráfica para mostrar visualmente cuando el sistema no tiene
solución, cuando tiene una solución y cuando tiene infinidad de soluciones.
Utiliza la herramienta de Excel “Insertar comentario” para incluir explicaciones más detalladas cuando sea
pertinente.

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  • 1. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Resolución de sistemas de 2x2. Los métodos que estudiaremos son cuatro: Los métodos de solución. 1. Método gráfico Los sistemas de 2x2 pueden ser re- Métodos analíticos o algebraicos: sueltos por diferentes métodos. 2. Reducción o suma—resta Con excepción del método gráfico, en todos los casos se trata de eliminar 3. Sustitución una de las incógnitas y resolver una 4. Igualación ecuación de primer grado con una incógnita. Durante la resolución de los ejercicios identifica las ventajas y desventajas de cada método. Además observa cómo, en cualquiera de los métodos algebraicos , Dependiendo del artificio que se se elimina una de las incógnitas y sólo hay que resolver una ecuación de primer emplea para eliminar una de las in- grado con una incógnita. cógnitas, es el nombre que recibe el Independientemente del método empleado, el valor de la incógnita que se obtie- método: reducción, sustitución o ne primero, se sustituye en cualquiera de las ecuaciones del sistema para obte- igualación. ner el valor de la segunda incógnita. Los sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas también surgen de problemas de razonamiento. Completa el siguiente problema desde su planteamiento hasta la solución por el método gráfico. El método gráfico. Como su nombre lo indica, consiste en representar gráficamente las ecuaciones y determinar, por observación, las coordenadas del punto de intersección. Estas coordenadas son la solución del problema. 1. La fábrica de playeras “Juana Watson” tiene costos fijos de $17000 por mes y el costo unitario es de $100. El precio de venta de las playeras es de $120 la pieza. Encuentra las ecuaciones de costo y de ingreso para esta fábrica, determina las ganancias mensuales si se venden 1200 piezas y encuentra el punto de equilibrio, es decir, la cantidad de piezas que se deben fabricar y vender para que no haya pérdidas ni ganancias. * Para simplificar el modelo, se supondrá que todas las piezas fabricadas, se venden La ecuación de costo o función de costo se determina sumando el costo fijo más el costo va- riable, pero debemos tener en cuenta que el costo variable depende del número de piezas que se fabriquen, este número de piezas será la incógnita equis (x). El costo total se puede representar como CT. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 15
  • 2. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Vamos a utilizar la tabla que siempre hemos empleado para organizar la información. Información que podemos Expresada en len- Cantidad desconocida Argumentos o razones utilizar guaje algebraico No tenemos información acerca del núme- Piezas producidas Incógnita x ro de piezas que se van a producir. Se supone que se venden Cantidades iguales se representan con la Piezas vendidas x todas las piezas fabricadas misma incógnita Cantidades diferentes se representan Costo total Incógnita y con distintas incógnitas En el punto de equilibrio, los ingre- Se representa con la misma incógnita que Ingresos y sos son iguales al costo total el costo total. Conocimientos o información complementaria: Obtención de la ecuación: El costo total se calcula sumando los costos fijos y los varia- CT = CF + CU (NP) bles. Los costos variables se obtiene multiplicando el costo unitario por la cantidad de piezas producidas. Costo total: y = 17000 + 100 (x) C Total = C Fijo + C Unitario x Número de piezas. El ingreso se obtiene multiplicando número de piezas vendi- Ingreso: ______________________________ das por el precio de venta. Resolución del sistema de 2x2: Solución del problema: La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es decir, los valores de x, y. Ecuación 1: y = _____________________________ Ecuación 2: y = _____________________________ Valores de las incógnitas: x = _______________ y = _______________ Procedimiento de solución de un sistema de 2x2 por el método gráfico. Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores de equis para asegurar que el trazo es correcto. Recta 1 Recta 2 x y = __________________ x y = ____________________ http://licmata-math.blogspot.mx 16
  • 3. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser igual a 1, 2, 500 ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor. Coordenadas del punto de intersec- ción, a simple vista. x = ______________ y = ______________ Comprueba el resultado del sistema sustituyendo en ambas ecuaciones. Anota el resultado del problema. Recuerda que debes responder la pregunta o preguntas plantea- das en el mismo. Competencias básicas. El uso de dos incógnitas, ¿facilita o dificulta el análisis del problema? Explica tu respuesta. Análisis del procedimiento Comparación del uso de una incógnita contra el uso de dos. Nivel de dificultad para plantear ¿Qué opinas acerca del método gráfico? el problema con dos incógnitas. Comentarios generales acerca del método gráfico. Al trazar las rectas puede ocurrir que no se corten en nin- ¿Qué sucede si las rectas no se gún punto. ¿Cómo se determina la solución en este caso? cortan en ningún punto? ¿Cómo se encuentra la solución ¿Qué sucede cuando las rectas se empalman una con otra? Es También puede suceder que las rectas queden una sobre decir, coinciden en todos sus puntos. la otra. ¿Cuál es la solución? http://licmata-math.blogspot.mx 17
  • 4. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas (Continuación) Resuelve los siguientes problemas empleando el método gráfico (utiliza el formato F2). 1. En la fábrica de radiadores “Bryan Sandoval” se ha determinado que las ventas de radiado- res serán de 900 unidades el próximo mes. El precio de venta por unidad es de $1,650. Los costos fijos ascienden a $750,000 y los variables son de $990 por pieza. ¿Habrá pérdidas o ganancias el próximo mes? ¿Cuál es el número de piezas mínimo que se debe vender para que no haya pérdidas ni ganancias? Si las ventas aumentan 200 unidades por mes ¿en cuán- tos meses la ganancia será mayor o igual a $1’000,000? 2. El gerente de ingeniería propone llevar a cabo una mejora en el proceso de fabricación de los radiadores “Bryan Sandoval”. Esta mejora reducirá el costo variable a $900 por pieza, pero a costa de elevar los costos fijos a $900,000 por mes. Resuelve nuevamente el proble- ma considerando que los demás datos permanecen constantes y determina si la propuesta del gerente es conveniente o no para la empresa. Argumenta claramente tu respuesta. 3. El gerente de ingeniería propone llevar a cabo una mejora en el proceso de fabricación de las playeras “Juana Watson”. Esta mejor reducirá el costo variable a $85 por pieza, pero a costa de elevar los costos fijos a $20,000 por mes. Resuelve nuevamente el problema de las playeras considerando que los demás datos permanecen constantes y determina si la pro- puesta del gerente es conveniente o no para el empresa. Argumenta claramente tu respues- ta. 4. En la fabrica de impresoras “Dariela Espinoza” se ha determinado que las ventas de impre- soras láser a color serán de 1700 unidades el próximo mes. El precio de venta por unidad es de $3,970. Los costos fijos ascienden a $1’860,000 y los variables son de $2,720 por pieza. ¿Habrá pérdidas o ganancias el próximo mes? ¿Cuál es el número de piezas mínimo que se debe vender para que no haya pérdidas ni ganancias? Si las ventas aumentan 200 unidades por mes ¿en cuántos meses la ganancia será mayor o igual a $1’500,000? 5. El gerente de ingeniería propone llevar a cabo una mejora en el proceso de fabricación de las impresoras láser a color “Dariela Espinoza”. Esta mejor reducirá el costo variable a $2500 por pieza, pero a costa de elevar los costos fijos a $2’000,000 por mes. Resuelve nuevamen- te el problema de las impresoras láser a color considerando que los demás datos permane- cen constantes y determina si la propuesta del gerente es conveniente o no para el empre- sa. Argumenta claramente tu respuesta. 6. En la fabrica de impresoras “Dariela Espinoza” se ha estado comprando un componente cu- yo costo unitario es de $1100 por pieza, más costos de manejo y transporte de $200 por pieza. Se está estudiando la posibilidad de fabricar el componente en la empresa, lo cual requiere un costo fijo de $500,000 y un costo variable de 890 por pieza. ¿Es conveniente fabricar el componente o seguir comprándolo como hasta ahora? http://licmata-math.blogspot.mx 18
  • 5. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Resuelve los siguientes ejercicios por el método gráfico. 1. Ecuación uno: 2x - y = 4 Ecuación dos: x + y = 5 Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo es correcto. Recta 1 Recta 2 x y = __________________ x y = ____________________ Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor. Coordenadas del punto de intersección, a simple vista. x = ______________ y = ______________ Comprueba el resultado del sistema sustituyendo en am- bas ecuaciones. http://licmata-math.blogspot.mx 19
  • 6. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas 2. Ecuación uno: 2x + y = -5 Ecuación dos: x + 3y = 6 Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo es correcto. Recta 1 Recta 2 x y = __________________ x y = ____________________ Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor. Coordenadas del punto de intersección, a simple vista. x = ______________ y = ______________ Comprueba el resultado del sistema sustituyendo en am- bas ecuaciones. Asegúrate de trazar las rectas con la mayor precisión posible, de otra forma la solución no es correcta y tendremos que estar “ajustando” el valor de las incógnitas para que la comprobación sea correcta. http://licmata-math.blogspot.mx 20
  • 7. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas 3. Ecuación uno: 2x + 3y = 3 Ecuación dos: 4x + 6y = 12 Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo es correcto. Recta 1 Recta 2 x y = __________________ x y = ____________________ Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor. Coordenadas del punto de intersección, a simple vista. x = ______________ y = ______________ Comprueba el resultado del sistema sustituyendo en am- bas ecuaciones. Si la solución del sistema es el punto de intersección de las rectas, ¿cómo podemos interpretar el hecho de que las rectas no se tocan en ningún punto? _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 21
  • 8. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Soluciones de sistemas de 2x2. La solución de un sistema de ecuaciones por el método gráfico tiene la ventaja de mostrar visualmente el comportamiento de las ecuaciones. Sólo es cuestión de interpretar la información visual y ponerla en términos matemáticos. Cuando las rectas se cortan en un punto, las coordenadas de ese punto son la solución del sistema. Clasificación de sistemas de 2x2. Cuando las rectas son paralelas, no se tocan en ningún punto, así Los sistemas de ecuaciones se que el sistema no tiene solución. clasifican de acuerdo con el Cuando las rectas se empalman una con otra, se tocan en todos comportamiento de las solucio- sus puntos, de modo que el sistema tiene infinidad de soluciones. nes del mismo: Consistentes, independientes, etc. Consulta la clasificación de los sistemas de ecuaciones, resuelve los siguientes ejer- cicios y clasifícalos de acuerdo a la consulta realizada.. Resuelve los ejercicios obteniendo 10 fotocopias del Formato 2 y anota aquí solamente lo que se indica. Ecuación 1 Ecuación 2 Solución Clasificación 1. 4x - 6y = 2 -6x + 9y = -3 x = _____ y = _____ ______________________________ 2. 2x + 5y = – 6 – x + 3y = 3 x = _____ y = _____ ______________________________ 3. 5x + 3y = 3 3x – y = 13 x = _____ y = _____ ______________________________ 4. 4x – 6y = 8 – 6x + 9y = – 12 x = _____ y = _____ ______________________________ 5. – 2x + y = 3 4x – 2y = – 5 x = _____ y = _____ ______________________________ 6. 12x-10 y =5 -3x + 2.5y = 4 x = _____ y = _____ ______________________________ 7. 4x + 3y = – 2 x+y=1 x = _____ y = _____ ______________________________ 8. – 2x + 7y = 1 4x – 14y = – 2 x = _____ y = _____ ______________________________ 9. 3x – 2y = 1 –x+y=2 x = _____ y = _____ ______________________________ 10. 2x – 7y = – 2 – 2x + 9y = – 2 x = _____ y = _____ ______________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 22
  • 9. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Otros métodos de solución de sistemas de 2x2. Soluciones algebraicas de sistemas de 2x2. Anota tres desventajas del método gráfico: 1. _________________________________________________ 2. _________________________________________________ 3. _________________________________________________ El método gráfico tiene venta- jas para resolver sistemas de Por estas y otras desventajas, vamos a estudiar tres métodos algebraicos para la 2x2, pero también presenta solución de sistemas de 2 ecuaciones con 2 incógnitas. algunas desventajas, por ello, Los tres métodos emplean algún artificio algebraico para eliminar una de las se recurre frecuentemente a incógnitas y obtener una ecuación de primer grado con una incógnita, que se resuelve despejando. métodos analíticos o algebrai- cos de solución. Uno de los pasos del procedimiento en cada caso es el que le da nombre al mé- todo. Resuelve el siguiente problema de razonamiento empleando dos incógnitas. Des- pués trata de resolver el sistema resultante por el método gráfico y toma nota de las dificultades que encuentres. 1. La fábrica de artefactos UTT cuenta con dos plantas de producción. En la planta 1 los costos fijos son de $ 12000 por año y los costos variables son de $70 por pieza. En la planta 2 los cos- tos fijos son de $15000 por año y los variables de $60 por pieza producida. El año próximo se requiere producir un total de 1200 piezas. Si se desea que el costo total sea el mismo en las dos plantas, ¿cuántas piezas deben fabricarse en cada planta? El planteamiento del problema ya lo conocemos, completa la tabla siguiente. Cantidad desconoci- Información que podemos Expresada en len- Argumentos o razones da utilizar guaje algebraico Piezas producidas en la planta 1 Piezas fabricadas en la planta 2 Costo total en la planta 1 Costo total en la planta 2 *No olvides considerar dos incógnitas. http://licmata-math.blogspot.mx 23
  • 10. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Ahora vamos a obtener las ecuaciones y resolver por el método gráfico. Conocimientos o información complementaria: Obtención de las ecuaciones: El costo total se calcula sumando los costos fijos y los varia- CT = CF + CU (NP) bles. Los costos variables se obtiene multiplicando el costo unitario por la cantidad de piezas producidas. Planta 1: y = C Total = C Fijo + C Unitario x Número de piezas. Planta 2: y = Deben obtenerse dos ecuaciones, una para cada planta. Resolución del sistema de 2x2: Solución del problema: La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es decir, los valores de x, y. Ecuación 1: y = _____________________________ Ecuación 2: y = _____________________________ Valores de las incógnitas: x = _______________ y = _______________ Ahora vamos a resolver el sistema por el método gráfico. Tabulación de las ecuaciones ya despejadas. Tomar tres valores para asegurar que el trazo es correcto. Recta 1 Recta 2 x y = __________________ x y = ____________________ Trazo de las gráficas de las dos rectas. Cada división de los ejes de coordenadas puede ser igual a 1, 2, ó lo que haga falta, sólo es necesario que todas tengan el mismo valor. La gráfica está a la vuelta. http://licmata-math.blogspot.mx 24
  • 11. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Gráfica del sistema: Coordenadas del punto de intersección, a simple vista. Comprobación x = ______________ y = ______________ Justamente esta es una de las desventajas del método gráfico; no siempre es sencillo determinar las coor- denadas del punto de intersección. Tal vez podamos acertar en algunos casos probando valores y ajustan- do hasta que la comprobación nos indique que la respuesta es correcta, pero es preferible emplear otros métodos. http://licmata-math.blogspot.mx 25
  • 12. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Cuando las coordenadas del punto de intersección de las rectas no son fáciles de estimar a simple vista, es preferible recurrir a métodos algebraicos, veamos el procedimiento para el método de igualación. Como ya dijimos, en los métodos algebraicos la estrategia consiste en tomar las dos ecuaciones con dos incógnitas y obtener una ecuación de primer grado con una incógnita. Despejar en las dos ecuaciones la misma incógnita. En este caso ya está despejada la ‘y’, así que sim- plemente escribimos las dos ecuaciones: Ecuación Ecuación 1 2 “Igualar” las dos ecuaciones, aplicando la propiedad transiti- va de la igualdad. = Resolver la ecuación de primer grado que se obtuvo en el paso anterior, obtener el valor de equis. Valor de la incógnita: ___ = Sustituir el valor de equis en cualquiera de las dos ecuaciones despejadas para obtener el valor de ye. Valor de la incógnita: ___ = Comprobar el resultado sustituyendo en ambas ecuaciones. http://licmata-math.blogspot.mx 26
  • 13. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Resuelve los siguientes ejercicios por el método de igualación. Com- prueba el resultado en todos los problemas. Utiliza el Formato 3 para el planteamiento del problema y el 4 para la solución del sistema. 1. La máquina de Atwood consiste de una polea simple con dos masas suspendidas de ambos extremos de una cuerda (ver figura). Determina la tensión en la cuerda y la aceleración del sistema al ser liberado. Las ecuaciones se obtendrán por medio de conocimientos de física, específicamente del la segunda ley de Newton. En vista de que la finalidad es dar un ejemplo de aplicación, se proporcionan las ecuaciones que describen el comportamiento del sistema para ambas masas: T = m1 g + m1 a T = m 2 g – m2 a T = Tensión en la cuerda g = aceleración de la gravedad a = aceleración del sistema 2. Secundino, la tortuga, sale del punto de partida y mantiene una velocidad de 9 km/h. Cinco minutos más tarde, Vittorio, la liebre, sale del mismo lugar y hace el mismo recorrido con una velocidad de 12 km/h. ¿En cuánto tiempo alcanza el segundo corredor al primero? ¿Qué distancia han recorrido cuando lo alcanza? Los siguientes ejercicios solamente son sistemas de 2x2, resuélvelos por igualación en el formato 4. 3. Ecuación 1: x - 2y = 6 Ecuación 2: x + 3y = -9 4. Ecuación 1: 3x - y = 5 Ecuación 2: x + 7y = -4 5. Ecuación 1: 6x - 7y = 2 Ecuación 2: 4x + 8y = 11 6. Ecuación 1: -9x - 5y = 2 Ecuación 2: 4x - 7y = -12 7. Ecuación 1: 2x = 5y - 4 Ecuación 2: 5x = -7y -10 8. Ecuación 1: 2x = 5y - 3 Ecuación 2: 7y = -5x -10 9. Ecuación 1: 3y = 5x - 9 Ecuación 2: 6y = -4x -11 10.Ecuación 1: 7x = 5y + 6 Ecuación 2: 10y = 14x -12 Este último ejercicio (10) presenta características espe- ciales. Resuélvelo gráficamente en el formato 2 y podrás entender qué sucede. Traza la gráfica en el plano de coordenadas de la derecha. Explica detalladamente qué sucede con este problema. _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 27
  • 14. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas El método de reducción emplea un artificio de suma algebraica para eliminar una de las incógnitas, por eso recibe el nombre de suma-resta o de eliminación. Independientemente del método que utilicemos para resolver el sistema de ecuaciones, estos provienen del planteamiento de un problema. Plantea el siguiente problema empleando un sistema de 2x2 , luego re- suélvelo por el método de reducción. 1. ¿Qué cantidad de ácido clorhídrico al 22% se debe mezclar con 60 ml de ácido clorhídrico al 8% para obtener el ácido al 12% que se requiere en cierto experimento? Para plantear el problema debes recordar que el porcentaje de concentración indica el contenido de ácido por unidad de volumen, es decir, de cada litro sólo un 22% es ácido (220 ml), el resto es di- solvente. Vamos a considerar dos cantidades desconocidas, ¿cuáles son? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Además de estas dos cantidades desconocidas, será necesario emplear otras dos, relacionadas con la concentración (contenido) del ácido en cuestión. Cantidad desconoci- Información que podemos Expresada en len- Argumentos o razones da utilizar guaje algebraico Obtención de las ecuaciones a la vuelta. http://licmata-math.blogspot.mx 28
  • 15. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Completa la información faltante en la siguiente tabla. Conocimientos o información complementaria: Obtención de las ecuaciones: Resolución del sistema de 2x2: Solución del problema: La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es decir, los valores de x, y. Ecuación 1: y = _____________________________ Ecuación 2: y = _____________________________ Valores de las incógnitas: x = _______________ y = _______________ Aplicación del método de reducción para determinar el valor de las incógnitas. Ordenar las ecuaciones en forma general: Ax + By = C Ecuación 1 Ecuación 2 Multiplicar cada ecuación por un número tal que, al sumarse algebraicamente, se elimine una de las incógnitas. Multiplicada Ecuación 1 por _____ Multiplicada Ecuación 2 por _____ Se obtiene sumando algebraicamente las dos ecuacio- Ecuación 3 nes de la derecha. Tercer paso a la vuelta. http://licmata-math.blogspot.mx 29
  • 16. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Resolver la ecuación de primer grado que se obtuvo en el paso anterior Valor de la (Ecuación 3) para obtener el valor de una de las incógnitas (despejar). ___ = incógnita: Sustituir el valor de la incógnita encontrada en cualquiera de las Valor de la otras dos ecuaciones para obtener el valor de la incógnita faltante. incógnita: ___ = Comprobar el resultado sustituyendo en ambas ecuaciones. Explica el procedimiento para elegir por cuánto debe multiplicarse cada ecuación para eliminar una de las incógnitas. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 30
  • 17. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Resuelve los siguientes ejercicios por el método de reducción. Com- prueba el resultado en todos los problemas. Utiliza el Formato 3 para el planteamiento del problema y el 5 para la solución del sistema. 1. Dos automóviles salen del mismo punto y viajan en direcciones opuestas. El auto ‘A’ viaja 15 km/h más rápido que el ‘B’. Después de tres horas se encuentran a una distancia de 465 km uno de otro. ¿A qué velocidad está viajando cada automóvil? ¿Y qué distancia recorrió cada automóvil? 2. Piolín Adame tiene $15,000 invertidos al 5.4% de interés. ¿Cuánto debe invertir al 12% para que su in- versión total le deje una ganancia del 6.6%? Los siguientes ejercicios solamente son sistemas de 2x2, resuélvelos por reducción en el formato 5. 3. Ecuación 1: 3x + 4y = -1 Ecuación 2: 2x - 2y = 11 4. Ecuación 1: 3x + 2y = 2 Ecuación 2: 4x - 5y = -28 5. Ecuación 1: x - y = 2 Ecuación 2: -5x + 5y = -10 ¿Qué sucedió en este último ejercicio? _______________________________________________________ ¿Cómo vamos a despejar ? _________________________________________________________________ Seguramente tienes una idea de lo que está sucediendo. Explícalo: _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Resuelve el ejercicio gráficamente en el formato 2 para entender qué suce- de. Traza la gráfica en el plano de coordenadas de la derecha. Explica detalladamente qué sucede con este problema. _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 31
  • 18. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Al igual que en los otros métodos analíticos, la estrategia consiste en obtener una ecuación con una sola incógnita. El procedimiento se basa en despejar una de las incógnitas y sustituir el resultado en la otra ecuación. Plantea el siguiente problema con un sistema de 2x2, luego resuélvelo por el método de sustitución. 1. Los boletos para el concierto de Mago de Oz se vendieron a $550 los de VIP y a $375 los numerados. Si la venta total de 520 boletos fue de $244,875 ¿cuántos boletos de cada clase se vendieron? ¿Cuáles son las cantidades desconocidas? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Completa las tablas siguientes. Cantidad desconoci- Información que podemos Expresada en len- Argumentos o razones da utilizar guaje algebraico Conocimientos o información complementaria: Obtención de las ecuaciones: http://licmata-math.blogspot.mx 32
  • 19. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Completa la tabla siguiente después de resolver el sistema de ecuaciones. Resolución del sistema de 2x2: Solución del problema: La solución se lleva a cabo por separado, en este recuadro anota solamente las ecuaciones con la variable ‘y’ despejada, y la solución del sistema, es decir, los valores de x, y. Ecuación 1: y = _____________________________ Ecuación 2: y = _____________________________ Valores de las incógnitas: x = _______________ y = _______________ Aplicación del método de sustitución para resolver el sistema de ecuaciones. Despejar en cualquiera de las dos ecuaciones una de las incógnitas, puede ser equis o ye. Ecuación Despejar incóg- número ___ nita _____ Sustituir en la otra ecuación. Ecuación Sustituyendo número ___ Resolver la ecuación de primer grado que se obtuvo en el paso anterior para obtener el valor de una de las incógnitas (despejar). Valor de la incógnita: ___ = Sustituir el valor de la incógnita encontrada en cualquiera de las dos ecuaciones despejadas para ob- tener el valor de la incógnita faltante. Valor de la incógnita: ___ = http://licmata-math.blogspot.mx 33
  • 20. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Comprobar el resultado sustituyendo en ambas ecuaciones. Plantea los siguiente problemas de razonamiento empleando dos in- cógnitas (Formato 3), luego resuelve el sistema por el método de sus- titución (Formato 6). 1. Leonorildo Daniel compró un automóvil que, según la publicidad, ofrecía un rendi- miento de 12 km por litro de gasolina en la ciudad y 18 km/l en la carretera. En un viaje de negocios utilizó 51 litros de gasolina ara recorrer 840 km. Si suponemos que el rendimiento anunciado es correcto, ¿cuántos kilómetros recorrió en la ciudad y cuántos en carretera? 2. Abigail Ford y Alejandro Chevrolet tienen radiotransmisores con un alcance máximo de 4.5 km. Abigail comienza a caminar hacia el oeste a las 2:00 de la tarde con una velocidad de 4 km/h. Alejandro sale del mismo lugar 18 minutos más tarde y camina hacia el este con una velocidad de 5 km/h. ¿A qué hora los radios van a estar fuera de alcance? 3. Ecuación 1: x - 2y = 6 Ecuación 2: x + 3y = -9 En los ejercicios del 3 al 10 sólo resuélve- los por el método de sustitución. 4. Ecuación 1: 3x - y = 5 Ecuación 2: x + 7y = -4 Si se presenta algún sistema que no tenga 5. Ecuación 1: 6x - 7y = 2 Ecuación 2: 4x + 8y = 11 solución, o tenga infinidad de ellas, resuél- velo también por método gráfico (Formato 6. Ecuación 1: -9x - 5y = 2 Ecuación 2: 4x - 7y = -12 2) para observar que sucede. 7. Ecuación 1: 2x = 5y - 4 Ecuación 2: 5x = -7y -10 No olvides clasificar los sistemas con base en el número de soluciones que tiene: Con- 8. Ecuación 1: 2x = 5y - 3 Ecuación 2: 7y = -5x -10 sistentes, dependientes, etc. 9. Ecuación 1: 3y = 5x - 9 Ecuación 2: 6y = -4x -11 10.Ecuación 1: 7x = 5y + 6 Ecuación 2: 10y = 14x -12 Competencias básicas. Inventa un problema de razonamiento que se pueda resolver con un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas. Capacidad de síntesis Elabora el planteamiento en el formato 3, y resuélvelo por todos los métodos em- Observa atentamente las carac- terísticas de los problemas de pleando los formatos 2,4,5 y 6. razonamiento. Compara los procedimientos y resultados obtenidos destacando los puntos más Identifica qué datos se necesita difíciles del proceso de solución. proporcionar Trata de ser original, no solamente cambies los datos. http://licmata-math.blogspot.mx 34
  • 21. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Espacio para el problema inventado por el alumno. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Competencias básicas. ¿Cómo afecta el uso de dos incógnitas al planteamiento de cualquier problema? Análisis de los métodos Análisis de la solución de proble- mas con una y dos incógnitas. ¿Qué ventajas presenta el método gráfico contra los métodos algebraicos? Comparación entre el método gráfico y los métodos algebrai- cos. ¿Qué desventajas presenta el método gráfico contra los métodos algebraicos? Análisis de los métodos algebrai- cos Comparación entre los diversos ¿Cuál es la estrategia fundamental de los métodos algebraicos? métodos algebraicos. Sistemas con una solución, infini- dad de soluciones y sin solución en cada método ¿Qué sucede en cada método cuando el sistema no tiene solución? Clasificación de los sistemas con M. de igualación: _____________________________________________________ base en sus soluciones. M. de reducción: _____________________________________________________ Una solución: M. de sustitución: ____________________________________________________ ___________________________ Infinidad de Soluciones: ¿Qué sucede en cada método cuando el sistema tiene infinidad de soluciones? ___________________________ Ninguna solución: M. de igualación: _____________________________________________________ ___________________________ M. de reducción: _____________________________________________________ M. de sustitución: ____________________________________________________ Comentarios generales: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ http://licmata-math.blogspot.mx 35
  • 22. Sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas Proyecto integrador: Elabora una hoja de cálculo en Excel que resuelva sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas por el método que se te indique. Características del proyecto, lista de verificación. 1. Entregar a tiempo, valor total del trabajo = 100 puntos 2. Entregar un día después, valor total = 50 puntos 3. Enviar por email 10 puntos 4. Funciona con un ejemplo 10 puntos 5. Funciona con diferentes ejemplos 20 puntos 6. No indica errores al faltar datos 15 puntos 7. Contiene explicaciones acerca del método 10 puntos 8. Contiene explicaciones acerca del uso 10 puntos 9. Incluye las gráficas de las rectas 15 puntos 10.Muestra claramente todos los pasos 10 puntos Sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas. Resolver el sistema por el método gráfico. Sistema de ecuaciones que se va a resolver. +1 x +3 y = -5 +5 x -5 y = + 15 Comprobación: Tabulación: En la ecuación 1 Recta 1 Recta 2 +1 x +3 y = -5 x y x y +1 (1) +3 ( -2 ) = -5 -8 1.00 -8 -11.00 + 1.0 - 6.0 = -5 -2 -1.00 -2 -5.00 - 5.0 = -5 -1 -1.33 -1 -4.00 Exacto 0 -1.67 0 -3.00 +1 -2.00 +1 -2.00 +2 -2.33 +2 -1.00 +8 +8 En la ecuación 2 -4.33 5.00 La solución se encuentra en el punto +5 x -5 y = + 15 de intersección de las rectas: +5 (1) -5 ( -2 ) = + 15 + 5.0 + 10.0 = + 15 x = + 1.0 + 15.0 = + 15 y= - 2.0 Exacto En todos los métodos debe aparecer la gráfica para mostrar visualmente cuando el sistema no tiene solución, cuando tiene una solución y cuando tiene infinidad de soluciones. Utiliza la herramienta de Excel “Insertar comentario” para incluir explicaciones más detalladas cuando sea pertinente. http://licmata-math.blogspot.mx 36