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d) Determinar la dependencia de a y b para que el sistema tenga única solución \( \left\{\begin{array}{c}x+y=3 \\ 5 x-3 y=7 \\ a x+b y=5 b\end{array}\right. \)

Ask by Ingram Higgins. in Ecuador
Feb 25,2025

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Answer

Para que el sistema tenga una única solución, debe ser que \( a = 2b \).

Solution

Primero se resuelven las dos primeras ecuaciones: 1) x + y = 3 2) 5x − 3y = 7 De (1) podemos escribir: y = 3 − x Sustituyendo en (2):   5x − 3(3 − x) = 7   5x − 9 + 3x = 7   8x = 16   x = 2 Luego, de (1):   y = 3 − 2 = 1 Con lo anterior, la solución del subsistema es (x, y) = (2, 1). Ahora, para que el sistema completo tenga solución única, esta solución debe satisfacer la tercera ecuación:   a·x + b·y = 5b Si sustituimos (2, 1):   a·2 + b·1 = 5b   2a + b = 5b   2a = 4b   a = 2b Por lo tanto, la dependencia necesaria entre a y b para que el sistema tenga solución única es:   a = 2b Esta condición garantiza que la tercera ecuación sea consistente con la solución (2, 1) obtenida de las dos primeras ecuaciones.

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Bonus Knowledge

Para que el sistema tenga una única solución, las líneas representadas por las ecuaciones deben ser distintas y no paralelas. Esto significa que los determinantes de los coeficientes de las variables deben ser diferentes de cero. En este caso, podemos utilizar la regla de Cramer. Así, debemos asegurarnos de que las ecuaciones sean consistentes y tengan un único punto de intersección, es decir, que el sistema de ecuaciones no sea de tipo dependiente. Con respecto a la tercera ecuación \(a x + b y = 5b\), se puede expresar como \(ax + by - 5b = 0\). Al analizar el sistema completo, uno necesita verificar que el determinante formado por los coeficientes de las variables (matriz de coeficientes) no sea cero. Por tanto, podemos requerir que \(a y b\) no sigan la misma proporción que los coeficientes de las otras ecuaciones, para garantizar que el sistema no se vuelva dependiente o inconsistente. En este caso, una relación útil es que \( \frac{1}{5} \neq \frac{3}{-a} \) debe cumplirse, donde el coeficiente de \(x\) en la segunda ecuación es \(5\) y en la tercera es \(a\), mientras que el coeficiente de \(y\) en la primera es \(1\) y en la tercera es \(b\). Así, buscamos valores de \(a\) y \(b\) que mantengan esta desigualdad.

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