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Sistemas de ecuaciones ejercicios resueltos ESO, Bachillerato y PAU
Sistemas de ecuaciones ejercicios resueltos ESO Bachillerato y PAU
Un recurso completo para dominar sistemas de ecuaciones desde ESO hasta Bachillerato, PAU y primeros cursos universitarios.
Los sistemas de ecuaciones aparecen en casi todos los niveles: problemas de 2º y 3º ESO, sistemas más elaborados en 4º ESO, sistemas 3x3 en Bachillerato, matrices, método de Gauss, regla de Cramer, teorema de Rouché-Frobenius, sistemas con parámetro, Matemáticas Sociales, problemas económicos y preparación universitaria.
La clave no es aprender un único método. La clave es saber elegir: sustitución cuando una incógnita se despeja fácil, igualación cuando dos ecuaciones permiten despejar la misma variable, reducción cuando conviene eliminar, Gauss cuando el sistema crece y Rouché-Frobenius cuando hay parámetros y hay que discutir compatibilidad.
En Marlu Educativa trabajamos estos temas en clases online de Matemáticas para Bachillerato, en clases online para toda España y en clases presenciales en Salamanca.
¿Te cuestan los sistemas de ecuaciones?
Si te bloqueas al elegir método, al hacer problemas de enunciado, al resolver sistemas 3x3 o al discutir sistemas con parámetro, puedes preparar este bloque con seguimiento personalizado en Marlu Educativa.
Índice clicable del recurso
- Mapa por cursos y métodos
- Cuándo usar sustitución, igualación, reducción, Gauss o Cramer
- Ejercicio 1: sustitución básico ESO
- Ejercicio 2: igualación básico ESO
- Ejercicio 3: reducción básico ESO
- Ejercicio 4: problema de edades
- Ejercicio 5: problema de entradas
- Ejercicio 6: sistema con fracciones
- Ejercicio 7: sistema no lineal sencillo
- Ejercicio 8: sistema 3x3 por reducción
- Ejercicio 9: sistema 3x3 por Gauss
- Ejercicio 10: Gauss con solución única
- Ejercicio 11: Gauss compatible indeterminado
- Ejercicio 12: Gauss incompatible
- Ejercicio 13: regla de Cramer 2x2
- Ejercicio 14: regla de Cramer 3x3
- Rouché-Frobenius explicado
- Ejercicio 15: discusión con parámetro 2x2
- Ejercicio 16: sistema 3x3 con parámetro
- Ejercicio 17: problema económico con sistemas
- Ejercicio 18: matrices y sistemas en Matemáticas Sociales
- Ejercicio 19: problema de mezclas
- Ejercicio 20: sistema aplicado a costes e ingresos
- Práctica final por niveles
- Errores frecuentes
- Recursos relacionados
Mapa por cursos y métodos
Los sistemas de ecuaciones forman una escalera. En ESO se aprende a resolver y traducir problemas. En Bachillerato se sistematiza con matrices, Gauss y Cramer. En PAU y universidad se discuten sistemas con parámetros y se aplica Rouché-Frobenius.
Cuándo usar cada método
- Sustitución conviene si una ecuación tiene una incógnita despejada o fácil de despejar.
- Igualación conviene si ambas ecuaciones permiten despejar la misma incógnita con facilidad.
- Reducción conviene si al sumar o restar ecuaciones se elimina una incógnita rápidamente.
- Gauss conviene en sistemas 3x3, sistemas grandes o cuando interesa triangular.
- Cramer conviene si el sistema es cuadrado y el determinante de la matriz de coeficientes no es cero.
- Rouché-Frobenius conviene cuando hay que discutir si un sistema tiene solución única, infinitas soluciones o ninguna.
Ejercicio 1. Sustitución básico ESO
Resuelve el sistema por sustitución.
Solución paso a paso
De la primera ecuación despejamos:
Sustituimos en la segunda:
Calculamos \(x\):
Ejercicio 2. Igualación básico ESO
Resuelve por igualación.
Solución paso a paso
Despejamos \(y\) en ambas ecuaciones.
Igualamos:
Sustituimos:
Ejercicio 3. Reducción básico ESO
Resuelve por reducción.
Solución paso a paso
Sumamos las dos ecuaciones para eliminar \(y\).
Sustituimos en la primera ecuación:
Ejercicio 4. Problema de edades
La suma de las edades de una madre y su hijo es 48 años. La madre tiene el triple de edad que el hijo. Calcula las edades.
Solución paso a paso
Sea \(m\) la edad de la madre y \(h\) la edad del hijo.
Sustituimos \(m=3h\) en la primera ecuación.
Ejercicio 5. Problema de entradas
En un teatro se venden entradas normales y reducidas. Se venden 30 entradas normales y 20 reducidas por 340 euros. Otro día se venden 20 normales y 40 reducidas por 400 euros. Calcula el precio de cada entrada.
Solución paso a paso
Sea \(x\) el precio de una entrada normal y \(y\) el precio de una reducida.
Simplificamos.
Restamos la segunda ecuación a la primera.
Sustituimos:
Los problemas de sistemas se aprenden traduciendo bien el enunciado
En Marlu Educativa insistimos mucho en la fase de traducción: elegir incógnitas, escribir ecuaciones con sentido y comprobar que el resultado encaja. Puedes trabajar este bloque en clases online o pedir información desde la prematrícula de clases particulares.
Ejercicio 6. Sistema con fracciones
Resuelve el sistema.
Solución paso a paso
Multiplicamos la primera ecuación por 6 para quitar denominadores.
El sistema queda:
De la segunda ecuación:
Sustituimos:
Ejercicio 7. Sistema no lineal sencillo
Resuelve el sistema.
Solución paso a paso
De la primera ecuación:
Sustituimos en \(xy=12\):
Por tanto:
Si \(x=3\), entonces \(y=4\). Si \(x=4\), entonces \(y=3\).
Ejercicio 8. Sistema 3x3 por reducción
Resuelve el sistema.
Solución paso a paso
Sumamos la primera y la tercera ecuación:
Restamos la segunda menos la primera:
Resolvemos el sistema 2x2:
De la segunda:
Sustituimos:
Usamos la primera ecuación para hallar \(z\):
Ejercicio 9. Sistema 3x3 por Gauss
Resuelve por Gauss.
Solución paso a paso
Matriz ampliada:
Hacemos \(F_2-2F_1\) y \(F_3-F_1\):
Hacemos \(F_3-F_2\):
De la tercera fila:
De la segunda:
De la primera:
Ejercicio 10. Gauss con solución única
Clasifica y resuelve el sistema.
Solución paso a paso
Matriz ampliada:
Hacemos \(F_2-2F_1\), \(F_3-F_1\):
Cambiamos el orden de las dos últimas filas para trabajar más cómodo:
Hacemos \(F_3+3F_2\):
De la tercera fila:
De la segunda:
De la primera:
Ejercicio 11. Gauss compatible indeterminado
Clasifica el sistema y expresa sus soluciones.
Solución paso a paso
La segunda ecuación es el doble de la primera, por lo que no aporta información nueva.
Trabajamos con:
Restamos la segunda a la primera:
Sustituimos en la primera:
Tomamos \(z=t\). Entonces:
Ejercicio 12. Gauss incompatible
Clasifica el sistema.
Solución paso a paso
La segunda ecuación tiene el mismo lado izquierdo que el doble de la primera, pero el término independiente no coincide.
El doble de la primera sería:
Pero el sistema dice:
Eso genera una contradicción.
Ejercicio 13. Regla de Cramer 2x2
Resuelve por Cramer.
Solución paso a paso
Matriz de coeficientes:
Como el determinante no es cero, hay solución única.
Determinante de \(x\):
Determinante de \(y\):
Ejercicio 14. Regla de Cramer 3x3
Resuelve por Cramer.
Solución paso a paso
Matriz de coeficientes:
Calculamos el determinante:
Como \(D\neq0\), el sistema tiene solución única.
Sustituyendo columnas por los términos independientes se obtiene:
Por tanto:
Rouché-Frobenius explicado para Bachillerato y PAU
El teorema de Rouché-Frobenius sirve para decidir si un sistema lineal tiene solución única, infinitas soluciones o ninguna, comparando rangos.
Clasificación por rangos
- Si \(rg(A)=rg(A^*)=n\), el sistema es compatible determinado. Tiene solución única.
- Si \(rg(A)=rg(A^*)
- Si \(rg(A)\neq rg(A^*)\), el sistema es incompatible. No tiene solución.
\(A\) es la matriz de coeficientes. \(A^*\) es la matriz ampliada. \(n\) es el número de incógnitas.
Ejercicio 15. Discusión con parámetro 2x2
Discute el sistema según el valor de \(a\).
Solución paso a paso
Matriz de coeficientes:
Determinante:
Si \(a\neq1\), el determinante no es cero y hay solución única.
Estudiamos \(a=1\):
Las dos ecuaciones tienen el mismo lado izquierdo, pero distinto término independiente. Es una contradicción.
Ejercicio 16. Sistema 3x3 con parámetro
Discute el sistema según el valor de \(a\).
Solución paso a paso
Matriz de coeficientes:
Calculamos el determinante:
Si \(a\neq1\) y \(a\neq2\), el determinante no es cero y hay solución única.
Caso \(a=1\)
La tercera ecuación coincide con la primera. Quedan dos ecuaciones independientes para tres incógnitas. Hay infinitas soluciones.
Caso \(a=2\)
La segunda ecuación es el doble de la primera. Quedan la primera y la tercera. No hay contradicción y hay dos ecuaciones independientes para tres incógnitas. Hay infinitas soluciones.
Ejercicio 17. Problema económico con sistemas
Una empresa vende dos productos. El producto A cuesta 12 euros y el producto B cuesta 8 euros. En un día vende 50 productos y recauda 520 euros. ¿Cuántos productos de cada tipo ha vendido?
Solución paso a paso
Sea \(x\) el número de productos A y \(y\) el número de productos B.
Multiplicamos la primera por 8:
Restamos a la segunda:
Entonces:
Ejercicio 18. Matrices y sistemas en Matemáticas Sociales
Una academia tiene dos tipos de clases: individuales y grupales. En una semana se imparten 10 clases en total y se facturan 260 euros. Cada clase individual cuesta 35 euros y cada clase grupal cuesta 20 euros. Calcula cuántas clases de cada tipo se impartieron.
Solución paso a paso
Sea \(x\) el número de clases individuales y \(y\) el número de clases grupales.
Multiplicamos la primera por 20:
Restamos:
Ejercicio 19. Problema de mezclas
Se mezclan dos disoluciones. Una tiene una concentración del 20% y otra del 50%. Se quieren obtener 10 litros de una disolución al 32%. ¿Cuántos litros de cada una hay que mezclar?
Solución paso a paso
Sea \(x\) la cantidad de disolución al 20% y \(y\) la cantidad de disolución al 50%.
La cantidad de soluto final debe ser el 32% de 10 litros.
De la primera:
Sustituimos:
Ejercicio 20. Sistema aplicado a costes e ingresos
Una empresa tiene un coste fijo y un coste variable por unidad. Al producir 20 unidades, el coste total es 500 euros. Al producir 50 unidades, el coste total es 950 euros. Halla el coste fijo y el coste variable por unidad.
Solución paso a paso
Sea \(F\) el coste fijo y \(v\) el coste variable por unidad.
Con los datos:
Restamos la primera ecuación a la segunda:
Sustituimos:
Práctica final por niveles
Estos ejercicios sirven para comprobar si el alumno domina los sistemas desde lo básico hasta Bachillerato y PAU.
ESO
- Resuelve \(\begin{cases}x+y=12\\x-y=4\end{cases}\)
- Resuelve \(\begin{cases}2x+y=10\\x+3y=15\end{cases}\)
- La suma de dos números es 30 y uno es el doble del otro. Halla los números.
- Dos entradas de adulto y tres infantiles cuestan 31 euros. Tres de adulto y dos infantiles cuestan 34 euros. Halla los precios.
Ver soluciones finales ESO
- \(x=8\), \(y=4\)
- \(x=3\), \(y=4\)
- 10 y 20
- Adulto 8 euros, infantil 5 euros
Bachillerato
- Resuelve por Gauss \(\begin{cases}x+y+z=6\\2x+y-z=3\\x-y+2z=5\end{cases}\)
- Resuelve por Cramer \(\begin{cases}x+y+z=3\\2x-y+z=4\\x+2y-z=1\end{cases}\)
- Clasifica \(\begin{cases}x+y+z=2\\2x+2y+2z=4\\x-y+z=0\end{cases}\)
Ver orientación Bachillerato
El objetivo es triangular correctamente, revisar rangos y distinguir solución única de infinitas soluciones.
PAU y universidad inicial
- Discute según \(a\) el sistema \(\begin{cases}x+y+z=1\\x+ay+z=2\\x+y+az=3\end{cases}\)
- Aplica Rouché-Frobenius a un sistema 3x3 cuya matriz de coeficientes tenga rango 2 y la ampliada rango 3.
- Plantea un sistema para un problema económico de costes fijos y costes variables.
Ver ideas clave
Si \(rg(A)\neq rg(A^*)\), el sistema es incompatible. Si los rangos coinciden y son menores que el número de incógnitas, hay infinitas soluciones. Si coinciden con el número de incógnitas, hay solución única.
Errores frecuentes en sistemas de ecuaciones
- Elegir sustitución cuando reducción era mucho más rápida.
- Despejar mal una incógnita por no cuidar signos.
- No comprobar la solución en las ecuaciones originales.
- Traducir mal el enunciado en problemas de edades, precios o mezclas.
- Confundir sistema compatible indeterminado con incompatible.
- En Gauss, hacer operaciones de fila sin mantener la equivalencia.
- Aplicar Cramer cuando el determinante es cero.
- Discutir un sistema con parámetro mirando solo un caso.
- No distinguir matriz de coeficientes y matriz ampliada.
- Aplicar Rouché-Frobenius sin calcular rangos correctamente.
Aprender sistemas de ecuaciones cambia toda la base algebraica
Los sistemas conectan ESO, Bachillerato, Matemáticas Sociales, matrices, problemas económicos y preparación universitaria. Si este bloque se domina, el alumno mejora en álgebra, interpretación de problemas y razonamiento matemático.
En Marlu Educativa puedes preparar sistemas de ecuaciones con clases online para toda España, clases presenciales en Salamanca y seguimiento personalizado.
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