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。

出典:Wolfram MathWorld – Gaussian elimination。更新日:

文字は x, y, z … または x1, x2。数は 0.5 や 3/4 も可。両辺に項があってもかまいません。
マイツールボックス入力内容はこのブラウザーにのみ保存されます。

結果

解
x = 3; y = 2
解の種類
ただ1組の解
係数行列の行列式
−5
途中式(掃き出し法)
  • 拡大係数行列: (2 3 | 12) (1 −1 | 1)
  • 行1 : 2 → (1 3/2 | 6) (1 −1 | 1)
  • 行2 − 行1 → (1 3/2 | 6) (0 −5/2 | −5)
  • 行2 : (−5/2) → (1 3/2 | 6) (0 1 | 2)
  • 行1 − (3/2) · 行2 → (1 0 | 3) (0 1 | 2)
検算
  • 2x + 3y = 12: 12 = 12 ✓
  • x − y = 1: 1 = 1 ✓
階数 = 未知数の数 = 2 なので、解はただ1組です。

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

  1. 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)。
  2. 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。
  3. 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

更新日: · 編集方針

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