代入法計算機
二元一次連立方程式を解き、解が一意か、矛盾するか、式が従属しているかを判定します。
2つの一次方程式を解く
a1x + b1y = c1とa2x + b2y = c2の係数を入力してください。
代入法による連立方程式の解法
代入法は、一方の変数をもう一方の変数で表し、その式を別の方程式に代入して連立方程式を解く方法です。二元一次連立方程式では、両方の式が同じ点で成立する必要があります。一意な解は、xとyの値が両方の式を満たす順序対です。グラフ上では、その点が2本の直線の交点になります。
方程式をa1x + b1y = c1、a2x + b2y = c2の形にします。手計算では、ゼロでない扱いやすい係数の変数を選びます。例えば最初の式をxについて解くと、x = (c1 - b1y) / a1です。2つ目の式のxをこの式に置き換え、得られた一変数の方程式からyを求めます。そのyを元のいずれかの式に戻してxを求め、最後に両方の値を両方の式で確認します。
この計算機は数学的に等価な行列式の公式を使い、どの係数が変数を分離しやすいかに左右されず計算します。行列式はa1b2 - a2b1です。ゼロでなければ直線の方向が異なり、解はただ一つです。座標はx = (c1b2 - c2b1)を行列式で割った値と、y = (a1c2 - a2c1)を行列式で割った値です。正しく代入法を行った場合と同じ結果になります。
行列式がゼロのときは特別な判定が必要です。一方の式全体が他方の定数倍なら、両方は同じ直線を表し、その上のすべての点が解です。この連立方程式は従属しており、解は無数にあります。変数の係数は比例していても定数が比例していなければ、直線は平行で交わりません。この矛盾した連立方程式には解がありません。結果欄はゼロで割るのではなく、これらの状態を区別します。
一次連立方程式は価格と数量、混合、距離と速さ、予算、座標幾何など多くの関係を表します。係数の負号を忘れず、式に変数がなければ係数にゼロを入力してください。小数の係数も使えますが、厳密な分数の結果が循環小数になる場合があります。丸めは表示時のみで、計算はJavaScriptの数値精度をすべて使います。重要な結果は必ず元の式にxとyを代入して検算してください。
代入法の例
各連立方程式で、式と直線の交点の関係を確認できます。
| 連立方程式 | 解 | 確認 |
|---|---|---|
| x + y = 5; 2x - y = 1 | (2, 3) | 両方の式が成立 |
| 2x + 3y = 7; x - y = 1 | (2, 1) | x = y + 1を代入 |
| x + y = 4; x - y = 0 | (2, 2) | 直線は1点で交わる |
代入法計算機の使い方
- 両方の式をax + by = cの形に整理します。
- 最初の式のxの係数、yの係数、定数を入力します。
- 2つ目の式の対応する3つの値を入力します。
- 「代入法で解く」を選び、解の分類と座標を確認します。
- 座標を元の両方の式に代入して検算します。
代入法のよくある質問
代入法が最も簡単なのはどんなときですか?
変数の係数が1または-1のときに特に便利です。一方の式がすでにある変数について解かれている場合にも適しています。
解なしとはどういう意味ですか?
2つの式が異なる平行な直線を表すという意味です。変数の係数は比例していますが、定数がその比に対応していません。
解が無数にあるとはどういう意味ですか?
一方が他方の定数倍に見えても、両方が同じ直線を表すという意味です。その直線上のすべての点が両方の式を満たします。
係数はゼロでもよいですか?
はい。ゼロは、その変数が式に含まれないことを表します。2つの式を合わせて両変数を決められれば、一意な解を持つことがあります。
答えを確認するには?
元の各式のxとyを表示された値に置き換えてください。それぞれの左辺が右辺の定数と一致するはずです。