連立方程式の計算ツール
連立方程式の計算は、ノートに書くのと同じ形で式を入力するだけ。掃き出し法で正確に解き、行の変形を1つずつ表示します。
計算方法
連立一次方程式の解は「ただ1組」「解なし(不能)」「無数(不定)」のどれかです。掃き出し法(ガウスの消去法)で式を変形すると、どの場合かがわかります。
掃き出し法の手順
- 係数と右辺を拡大係数行列に並べます。2x + 3y = 12、x − y = 1 なら (2 3 | 12)、(1 −1 | 1)。
- 行を入れかえる、行を数でわる、ある行から別の行の何倍かを引く――をくり返し、対角線の上下を0にします。
- 左側が単位行列になったら、右側が解です:x = 3、y = 2。
このツールは分数のまま正確に計算するので丸め誤差がなく、最後に元の式へ代入して検算します。
ほかの解き方
中学校では2元の連立方程式を加減法(式をたしたり引いたりして文字を消す)と代入法(一方の式を x = … の形にして代入)で解きます。どちらも答えは同じで、加減法は掃き出し法の「ある行の何倍かを引く」操作そのものです。正方形の係数行列ならクラメルの公式も使えますが、行列式が0のときは解がただ1つに決まりません。
解なし・解が無数になるとき
変形の途中で 0 = 5 のような行が出たら、式どうしが矛盾していて解はありません(平行な2直線)。0 = 0 の行が出たら、同じ内容の式が含まれていて、自由に選べる文字が残るので解は無数にあります。1つの二次方程式なら二次方程式の計算、分数だけなら分数計算、ふつうの計算は関数電卓が便利です。
よくある質問
連立方程式の解き方は?
加減法なら、2x + 3y = 12 と x − y = 1 で下の式を3倍してたすと 5x = 15、x = 3。これを代入して y = 2 です。
掃き出し法とは?
行の入れかえ・定数倍・ほかの行の定数倍をたす操作で、係数行列を単位行列に変形して解を求める方法です。
解なし(不能)になるのはどんなとき?
変形で 0 = c(c ≠ 0)の行が出たときです。拡大係数行列の階数が係数行列の階数より大きくなります。
解が無数(不定)になるのはどんなとき?
矛盾はないが、独立な式の数が未知数より少ないときです。残りの文字は自由に選べます。
分数や小数も入力できますか?
はい。0.5x + 3/4y = 2 のように入力できます。分数のまま正確に計算し、分数と小数で答えを表示します。
出典・根拠
- Wolfram MathWorld – Gaussian elimination
- Wolfram MathWorld – Gauss-Jordan elimination
- Wolfram MathWorld – Linear system of equations
- Wolfram MathWorld – Cramer’s rule
更新日: · 編集方針
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