Il principio di base del metodo di sostituzione consiste nell’isolare una delle variabili presenti in una delle e sostituirla nelle altre equazioni del sistema, al fine di ottenere un sistema di equazioni con meno variabili. Successivamente, si può procedere alla risoluzione del sistema ottenuto tramite altri metodi come la sostituzione, la riduzione a scalini o il calcolo della matrice inversa.
Per comprendere meglio il metodo di sostituzione, prendiamo in considerazione un esempio pratico. Supponiamo di dover risolvere il seguente sistema di equazioni lineari:
2x + 3y = 10
x – y = 3
Per risolvere il sistema utilizzando il metodo di sostituzione, possiamo isolare la variabile x nella seconda equazione e sostituirla nella prima equazione. Iniziamo quindi ad isolare x nell’equazione x – y = 3. Aggiungiamo y ad entrambi i membri dell’equazione per ottenere x = y + 3.
Sostituiamo ora il valore di x nella prima equazione: 2(y+3) + 3y = 10. Risolvendo questa equazione otteniamo: 2y + 6 + 3y = 10. Sommando i termini simili otteniamo: 5y + 6 = 10. Sottraiamo 6 ad entrambi i membri dell’equazione per ottenere 5y = 4. Dividendo entrambi i membri per 5 troviamo y = 4/5.
A questo punto, possiamo sostituire il valore di y nella seconda equazione per trovare x. Sostituendo y con 4/5 otteniamo: x – 4/5 = 3. Moltiplicando entrambi i membri per 5 otteniamo 5x – 4 = 15. Aggiungiamo 4 ad entrambi i membri dell’equazione per ottenere 5x = 19. Dividendo entrambi i membri per 5 risolviamo l’equazione con: x = 19/5.
Quindi, la soluzione del sistema di equazioni è x = 19/5 e y = 4/5.
Come si può notare, il metodo di sostituzione ci permette di risolvere il sistema di equazioni ottenendo i valori delle variabili una alla volta. Tuttavia, è importante tenere presente che il metodo di sostituzione può diventare complesso se il sistema di equazioni contiene molte variabili o equazioni complesse. In tali casi, potrebbe essere preferibile utilizzare altri metodi come la riduzione a scalini o l’uso di calcolatori o software specifici per la risoluzione di sistemi lineari.
In conclusione, il metodo di sostituzione è un approccio semplice e intuitivo per la risoluzione di sistemi lineari. Questo metodo ci permette di isolare una variabile alla volta e sostituire i valori ottenuti nelle altre equazioni del sistema. Sebbene possa diventare complicato con sistemi più complessi, il metodo di sostituzione rimane uno degli strumenti fondamentali per risolvere tali tipologie di problemi matematici.