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Systèmes linéaires : aucune ou une infinité de solutions, interpolation et modélisation - Exercice 1
20 min
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COMPETENCES:1°)Raisonner.2°)Repreˊsenter. On considère les systèmes S1:{2x4x++3y6y==57 et S2:{2x4x++3y6y==510 .
Question 1
Écrire S1 sous la forme AX=B et calculer det(A) . Peut-on utiliser la formule X=A−1B ?
Correction
Soit A=(acbd) une matrice carrée d'ordre 2. On appelle deˊterminant de A le nombre det(A)=a×d−b×c .
La matrice A est inversible si et seulement si det(A)=0 et la matrice inverse de A est égale à A−1=det(A)1(d−c−ba)
Le système S1 s'écrit sous forme matricielle AX=B avec A=(2436) ; X=(xy) et B=(57) . det(A)=2×6−3×4=12−12 d'où
det(A)=0
La matrice A n'est donc pas inversible : on ne peut pas utiliser X=A−1B .
Question 2
Démontrer que S1 n'a aucune solution. Interpréter graphiquement.
Correction
En divisant la deuxième équation par 2 , le système S1 équivaut à : ⎩⎨⎧2x2x++3y3y==527 La même quantité 2x+3y ne peut pas valoir à la fois 5 et 27 :
S1 n'a aucune solution : S=∅
Graphiquement, les droites d1:2x+3y=5 et d2:4x+6y=7 ont le même vecteur directeur u(−3;2) : elles sont parallèles et distinctes, elles n'ont aucun point commun.
Question 3
Démontrer que S2 a une infinité de solutions et en donner trois.
Correction
La deuxième équation de S2 est la première multipliée par 2 : S2 équivaut à la seule équation 2x+3y=5 , c'est-à-dire y=35−2x . Pour chaque réel x on obtient une solution :
S2 a une infinité de solutions, les couples (x;35−2x)
Par exemple (1;1) , (−2;3) et (4;−1) . Graphiquement, les deux équations décrivent la même droite d1 . À retenir : quand det(A)=0 , le système a soit aucune solution, soit une infinité de solutions.
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