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systeme d'equation lineaire

Posté par
sarah00
17-06-13 à 12:46

salut tout le monde j'ai une question comment resoudre un systeme d'equation lineaire je prend cet exemple : merci d'avance
    

2x+y+z=3
3x-y-2z=0
x+y-z=-2
x+2y+z=1

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 12:55

Bonjour,

4 équations linéaires à 3 inconnues, c'est une équation de trop.
d'où sort un tel "énoncé" ? quel est le problème réel ?

sinon tu prends 3 de ces équations (si tu as du bol tu as 3 équations indépendantes) et tu résous "comme d'hab" :
substitution ou combinaisons pour éliminer progressivement les inconnues une à une jusqu'à n'avoir qu'une équation à une seule inconnue
ou calcul matriciel et inversion de la matrice 3x3

et ensuite tu vérifies que la solution obtenue satisfait à la 4ème équation.

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 12:58

bonjour,
en soustrayant deux équations tu peux éliminer au moins une des inconnues
(exemple la 1ère équation plus la deuxième t'enlèvera le y)
ensuite tu pourras définir une inconnue en fonction d'une deuxième
( exemple précédent tu auras: 5x-z=3    z=5x-3)
donc dans les autres équations tu enlèvera tous les z, ainsi tu n'auras plus que 2 inconnues
pour finir tu aura 4 équations a 2 inconnues... ça tu sais faire!
je te laisse faire, j'attend de voir ton raisonnement!

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 13:15

bonjour
jolu merci si je fait comme vous m'avez expliquer le systeme me donne

7x+y=6
-7x-y=-6
-4x+y=-5
6x+2y=4
les deux premiere equation je peux les eliminer ou non et merci

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 13:15

Bonjour jolu,

Citation :
pour finir tu aura 4 équations a 2 inconnues
ta méthode telle que décrite pèche par un défaut de principe fondamental
on doit toujours obtenir un système équivallent au système d'origine, donc bien 4 équations, d'accord, mais toujours à 4 inconnues
seul avantage c'est que parmi ces 4 nouvelles équations elles ne sont pas toutes à 3 inconnues, mais si on se débrouille bien une d'elles n'a plus qu'une seule inconnue au final.

ta méthode d'élimination dans toutes les équations est fausse car elle fait disparaitre totalement des inconnues sans espoir de pouvoir les retrouver, ou alors tu dois ajouter des équations pour garder en permanence l'équivallence du système

exemple :
2x + y + z = 3 (1)
3x - y - 2z = 0 (2)
x + y -z = -2 (3)
x + 2y + z = 1 (4)

on élimine par exemple y dans toutes les équations sauf la 1ere pour obtenir le système équivallent :

2x + y + z = 3 (1) gardée inchangée pour pouvoir remonter y
5x - z = 3 (1) + (2)
x + 2z = 5 (1) - (3)
3x + z = 5 2*(1) - (4)

etc

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 13:20

lapsus : donc bien 4 équations, d'accord, mais toujours à 4 inconnues
lire : mais toujours à 3 inconnues

Tellement habitué à autant d'inconnues que d'équations, donc ce lapsus
un système de 3 équations à 4 inconnues est "idiot" car une équation est redondante et a, selon toutes probabilité si on tire au hasard des équations, comme seul résultat que le système n'aura pas de solutions (la 4ème équation est contradictoire avec les trois premières)

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 13:31

ok merci mais je peux ecrire x en fonction de z pour resoudre le systeme ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 13:43

A l'issue de cette première étape tu as un système "restant" de 3 équations à seulement 2 inconnues x et z (les 3 dernières équations)
que tu résouds soit par substitution "je peux ecrire x en fonction de z pour resoudre le systeme" soit par une nouvelle combinaison d'équations
par exemple par substition tu exprimes x en fonction de z dans l'une des 3 dernières équations
2x + y + z = 3
5x - z = 3
x = 5 - 2z
3x + z = 5

nota que je garde toujours un système équivallent (toujours mes 4 équations à 3 inconnues) ceci est fondamental.

et ensuite on a un système, toujours équivallent :
2x + y + z = 3
5(5 - 2z) - z = 3 substitution
x = 5 - 2z conservée inchangée (équivallence du système)
3(5 - 2z) + z = 5 substitution
dans lequel la dernière équation n'a plus que l'inconnue z

mais ici la seconde aussi n'a plus que l'inconnue z !
ces deux équations donnent-elle la même valeur pour z ? je te laisse le découvrir
si oui (ces deux équations sont identiques) l'une des 4 équations de départ ne servait à rien
si non elles sont contradictoires et le système n'a pas de solutions point final (trop d'équations ai-je dit dès le départ)

je te laisse ensuite "remonter" les calculs pour obtenir successivement x, puis finalement y (de la 1ere équation qu'on a conservé exprès)

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 13:45

oui désolé mathafou et sarah00!!
mais je veux trop aider alors que je révise mon bac aussi!

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 13:48

> jolu :
ceci est finalement une bonne révision aussi finalement

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 13:51

je révise la physique (qui est demain), les maths je gère quand je ne suis pas tête en l'air (j'espère 17 en maths si j'ai pas de trou de mémoire!! )

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 14:34

oui j'ai fait les calcule pour les deux equations z=2
je remplace z dans l'un des equation (l'equation 3 ) x+2z=5  ce qui donne x=1 je remplace les valeurs de x et z dans la 1ere equation 2x+y+z=3 ce qui donne y = -1
c'est juste ? :$

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 14:36

il suffit que tu remplaces x, y et z dans chaque équation pour vérifier que tes valeurs sont bonnes
en l'occurrence, elles le sont!

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 14:36

C'est tout bon.

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 14:43

merci beaucoup c'est bon mais s'il vous plait j'ai un autre systeme mais avec 4 inconnu et 5 equations commenet faire :$

x-y+z+t=0
x-y+2z-3t=2
2x+4z+4t=3
2x+2y+3z+8t=2
5x+3y+9z+19t=6

c'est trop comment faire et merci

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 15:03

aide svp

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 15:10

Pareil, même méthode et juste de la patience pour éliminer les inconnues une à une
la 1ere équation est prometteuse (avec ces coefficients = 1) pour l'utiliser pour éliminer par exemple x des 4 suivantes

x-y+z+t=0 (1)
x-y+2z-3t=2 (2)
2x+4z+4t=3 (3)
2x+2y+3z+8t=2 (4)
5x+3y+9z+19t=6 (5)
(sauf erreurs de calculs)

x-y+z+t=0 (1) conservée
z-4t = 2 (2) - (1)
2y+2z+2t = 3 (3) - 2*(1)
4y+z+7t = 2 (4) - 2*(1)
8y+4z+14t = 6 (5) - 5*(1)

on peut ensuite décider d'éliminer z des 3 dernières (car coefficient 1 de z dans z-4t=2 simplifie les calculs)
etc

là aussi 5 équations à 4 inconnues c'est coup de bol si soluble,
à moins que ce ne soient pas des systèmes "donnés comme ça dans l'énoncé" mais comme je le disais :

Citation :
d'où sort un tel "énoncé" ? quel est le problème réel ?
(résultat d'identifications de polynomes par exemple)

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 15:25

oui merci si on remplace z=4t+2 dans les 3 derniere equations on obetient :
x-y+z+t=0
z=4t+2
-2y+10t=-1
-4y+11t=0
8y +30t=-2

ici est ce que encore je remplace y comme exemple dans la 3eme equation -2y+10t=-1 ?!!

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 15:41

J'ai rien compris à tes calculs
pour moi dans
2y+2z+2t = 3
si on substitue z=4t+2 on obtient :
2y+2(4t+2)+2t = 3
soit
2y + 10t = -1
d'où diable sort ton "-2y" ??
(pas vérifié les suivantes)

ensuite tu peux tout faire par substitution,
donc de +2y+10t=-1 tirer y = -1/2 - 5t et remplacer pour obtenir deux équations en t seulement etc, tout à fait.

l'avantage de la méthode par combinaisons est d'éviter au maximum les fractions dans les calculs intermédiaires

une question : tu as fait quoi pour être punie ainsi de résoudre à la main de tels systèmes de plus de 3 équations ? ou alors tu as un(e) prof sadique ? de nos jours ces calculs se font par logiciel (CAS) en nettement moins de temps qu'il n'en faut pour taper les équations

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 15:53

oui oui desole faute de calcule voila :

x-y+z+t=0
z=4t+2
2y+10t+-1
4y+11t=0
8y+30t=-2

je remplace y par y=-1/2 -5t dans les deux derniere equation j'obtient t=-2/9 et t=-1/5
?!! les valeurs de t sont pas les mêmes donc y a pas de solution pour ce systeme

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 15:55

j'ai trouvé cet exemple de control d'algebre lineaire je sais pas pourquoi le prof a mis ce genre de systeme :$

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 16:06

il doit y avoir encore une erreur de calcul quelque part parce que je trouve au final (comme je le disais via un logiciel) la solution
x = -1/2; y = 1/2; z = 6/5; t = -1/5

nota : tu peux aussi faire ça par le calcul matriciel voir ton autre topic
ce qui est bien plus sympa que de faire ça "en explicitant les équations".

tu obtiens directement un système "échelonné"
ax + by + cz + dt = u
0x + b'y + c'z + d't = u'
0x + 0y + ....
0x + 0y + 0z + qt = v
0x + 0y + 0z + q't = v'
dont la résolution est immédiate
(en vérifiant que les deux dernières équations sont équivallentes, on peut en jeter l'une des deux. Avec 4 inconnues il suffit de 4 équations)

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 16:14

oui merci beaucoup pour l'aide pour l'autre topic veuillez me corriger SVP pour la matrice echelonée equivalente et merci pour tous les explication merci

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 16:21

j'ai remplacer y=-1/5-5t dans 4y+11t=10 et j'ai trouvé t=-4/3 mais quand j'ai remplacer dans la derniere equation j'ai trouvée t=-1/5 aprés quan j'ai remplacé t=-1/5 dans les autre equation pour trouver y et z et x j'ai trouver les meme valeurs de x y et z de vous avez trouvez

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 17:31

pour l'autre topic tu as déja Camelia (qui va revenir te répondre pour la suite, j'en suis sûr)

donc ici sur cet exo ci tu peux faire pareil puisque ton système est équivallent à :
\begin{pmatrix}1&-1&1&1\\1&-1&2&-3\\2&0&4&4\\2&2&3&8\\5&3&9&19\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\y\\z\\t\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0\\2\\3\\2\\6\end{pmatrix}
tu peux donc "échelonner" par la méthode habituelle en n'oubliant pas le second membre
élimination des x :
\begin{pmatrix}1&-1&1&1\\ 0&0&1&-4\\ 0&2&2&2\\ 0&4&1&6\\ 0&8&4&14\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\y\\z\\t\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0\\2\\3\\2\\6\end{pmatrix}\begin{matrix}\\L_2-L_1\\L_3 - 2L_1\\L_4 - 2L_1\\L_5 - 5L_1\end{matrix}

on est ensuite "un peu enquiquiné" pour continuer la triangulation car le "pivot" suivant est 0 !
qu'à cela ne tienne on échange les équations :
\begin{pmatrix}1&-1&1&1\\ {\red 0}&{\red 2}&{\red 2}&{\red 2}\\ {\red 0}&{\red 0}&{\red 1}&{\red -4}\\ 0&4&1&6\\ 0&8&4&14\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\y\\z\\t\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0\\{\red 3}\\{\red 2}\\2\\6\end{pmatrix}
et on poursuit normalement :
\begin{pmatrix}1&-1&1&1\\ 0&2&2&2\\ 0&0&1&-4\\ 0&0&-3&2\\ 0&0&-4&6\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\y\\z\\t\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0\\3\\2\\-4\\-6\end{pmatrix}\begin{matrix}\\ \\ \text{rien à faire}\\ L_4 - 2L_2 \\ L_5 - 4L_2 \end{matrix}

et on termine :
\begin{pmatrix}1&-1&1&1\\ 0&2&2&2\\ 0&0&1&-4\\ 0&0&0&-10\\ 0&0&0&-10\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\y\\z\\t\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0\\3\\2\\2\\2\end{pmatrix}\begin{matrix}\\ \\ \\ L_4 + 3L_3 \\ L_5 + 4L_3 \end{matrix}
et c'est fini on obtient t, les deux dernières équations donnant la même valeur de t, puis on remonte les équations pour obtenir z, puis y, puis x

pas sûr que les calculs soient franchement plus simple au moins ils sont plus "lisibles"
de toute façon écrire ton système sous forme d'équations en les combinant (résolution par combinaison donc, et pas par substitutions) ou faire des combinaisons de lignes sur l'écriture équivallente matricielle c'est pareil.

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 17:38

Citation :
j'ai remplacer y=-1/5-5t dans 4y+11t=10
comme quoi ne pas faire confiance aux calculs des autres et refaire ses propres calcul, n'est-ce pas :
il y avait une erreur dans mes calculs de 15h10 (j'avais bien dit sauf erreur de calcul !)

c'était :
x-y+z+t=0 (1) conservée
z-4t = 2 (2) - (1)
2y+2z+2t = 3 (3) - 2*(1)
4y+z+\small \red 6t = 2 (4) - 2*(1) 8t - 2*t = 6t pas 7t
8y+4z+14t = 6 (5) - 5*(1)
sans doute une faute de frappe (mais comme j'avais calculé directement dans le message)

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 20:10

non non j'ai pas dis que j'ai pas confiance dans vos calcule non je suis désole mais c'etais juste question desole :$

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 20:36

j'ai dit le contraire de ça : que mes calculs n'étaient pas fiables à 100%
donc que au contraire tu aurais dû ne pas leur faire confiance aveuglément
il ne s'agit pas tellement ici d'avoir des "arguments d'autorité" mais de donner des pistes (aide) qui aboutissent à ta résolution du problème.
en obtenant un résultat contradictoire, la réaction saine c'est que l'un au moins de nous deux a fait une ou des erreurs de calcul
le but est alors de chercher où, et c'était justement dans mes calculs.
Pas grave on retombe sur le résultat correct et on a identifié l'erreur.
tu n'as pas à être désolé : tu n'y es pour rien.

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 20:39

en fait, ce qu'il ne veut pas te dire, c'est qu'il fait des erreurs exprès pour voir si tu suis et comprend bien son raisonnement!

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 20:42

ah bon hhh desole et merci beaucoup pour l'aide merci vraiment :$

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 21:05

Citation :
il fait des erreurs exprès pour voir si tu suis
je ne suis pas vicieux comme ça !
c'était réellement une vraie erreur que je n'ai vue que en tapant mes matrices, : ça ne donnait pas les mêmes équations alors que ça aurait dû.
(nos posts s'étaient croisés en plus, la frappe en LaTeX étant "assez lente", mon post de 17h31 et sa frappe laborieuse a été composé sans avoir connaissance du post de 16h21)
pfff une heure pour taper (et refaire un bon nombre de fois ces calculs contradictoires et identifier où était l'erreur) ...
bon courage pour faire de tels calculs "en exam"
comme je le signalais c'est poser un tel exo qui est du vice de sadique comme pour l'exo sur l'autre topic : on se demande bien où tu vas les dénicher (limite presque hors programme de terminale)

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 21:10

ouuii c'est trop long pour les calculs mais bon merci pour les explication

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 21:17

mathafou....
de 1 je te sauvais la mise, et de 2 tu me déçois! sérieusement maintenant que j'utilise LaTeX couramment, ça en devient un vrai plaisir de voir le travail achevé à la fin!
et je vais de plus en plus vite!
petite aide:
je copie sur ma réponse toutes les formules dont j'ai besoin et je fais copier coller pour ne pas à les rechercher après donc les fraction et les multiplications vont super vite!
.. bon certes parfois j'oublie de les supprimer donc ça fait bizarre dans la réponse de voir des:
   "\times
     \frac{2}{3}   "

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 21:27

Je suis trop sincère

et oui, le LaTeX "linéaire" ça va très bien, c'est quand il s'agit de faire des matrices que ça coince un peu pour retrouver l'élément de la 3ème ligne 2ème colonne dans des choses du genre
\begin{pmatrix}1&-1&1&1\\1&-1&2&-3\\2&0&4&4\\2&2&3&8\\5&3&9&19\end{pmatrix}

ou alors on écrit
\begin{pmatrix}
1 & -1 & 1 & 1 \\
1 & -1 & 2 & -3 \\
2 & 0 & 4 & 4 \\
2 & 2 & 3 & 8 \\
5 & 3 & 9 & 19
\end{pmatrix}
et alors c'est "verticalement" que le problème se pose avec une seule formule LaTeX sur quelques dizaines de lignes

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 21:36

je sais meme pas comment ecrire une matrice dans ma formule avec Latex

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 21:37

je suis sûre que mathafou pourras te faire un cours particulier!!

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 21:41

si c'est vrai (j'aimerai bien avoir un autre exemple comme mon exo sur l'autre topic pour bien comprend system lineaire dans les matrices )

Posté par
jolu
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 21:45

explique ce que tu veux qu'on te réexplique et dans quel topic
si c'est rapide je peux, car j'ai bac demain donc je dois encore réviser!!

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 21:59

pour écrire des matrices en LaTeX c'est avec la structure indiquée dans mon exemple ci dessus
la matrice est mise entre \begin{pmatrix} et \begin{pmatrix}
et dedans on met les lignes de la matrice séparées par des \\
et dans chaque ligne les éléments séparés par des &
tu peux aussi aller voir le source de mes messages précédents (petit bouton systeme d\'equation lineaire et si tu ne l'as pas, modifier ton profil pour l'autoriser)

enfin "je ne sais pas comment faire ci ou ça en LaTeX"
en dehors du "voir le manuel", j'utilise le très pratique site
on peut certes "taper l'équation ici" comme l'invite le propose, mais beaucoup plus utile on clique sur les boutons du dessus !
on peut ainsi sans effort de mémoire superflu retrouver comment on code divers symboles bizarres, les ornements (angles, vecteurs etc) avec leur syntaxe exacte sans risque d'erreur et ces fameuses matrices déclinées sous diverses formes (avec des parenthèses, des crochets, rien du tout, etc)

et ensuite on copie-colle la formule (pas l'image !) ici et on rajoute les balises "tex" (on peint tout et on clique sur le bouton "LTX")

évidemment on fait "Aperçu" et on corrige jusqu'à ce soit bon avant de Poster (ou même de ne pas poster si c'est juste "pour essayer")

Posté par
mathafou Moderateur
re : systeme d'equation lineaire 17-06-13 à 22:02

"est mise entre \begin{pmatrix} et \begin{pmatrix}"
lire :
est mise entre \begin{pmatrix} et \end{pmatrix}
(erreur de copier coller)

Posté par
sarah00
reponse 17-06-13 à 22:13

j'ai une nouvelle topic vraiment je veux bien que vous m'aider je vais ecrire les reponse de quelque question et j'aimerai bien vous me corriger



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