Exercícios de sistemas lineares resolvidos

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Pratique seus conhecimentos sobre sistemas lineares, um importante tópico da matemática que envolve o estudo de equações simultâneas. Com muitas aplicações práticas, são utilizados para resolver problemas que envolvem diferentes variáveis.

Todas as questões são resolvidas passo a passo, onde utilizaremos diversos métodos, como: da substituição, adição, eliminação, escalonamento e regra de Cramer.

Questão 1 (método da substituição)

Determine o par ordenado que resolve o seguinte sistema de equações lineares.

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com 3 reto x menos 2 reto y igual a 1 fim da célula linha com célula com 9 reto x menos 4 reto y igual a 7 fim da célula fim da tabela fecha

Resposta: abre parênteses 5 sobre 3 vírgula espaço 2 fecha parênteses

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com 3 reto x menos 2 reto y igual a 1 fim da célula linha com célula com 9 reto x menos 4 reto y igual a 7 fim da célula fim da tabela fecha

Isolando x na primeira equação:

3 reto x menos 2 reto y igual a 1 3 reto x igual a 1 mais 2 reto y reto x igual a numerador 1 mais 2 reto y sobre denominador 3 fim da fração

Substituindo x na segunda equação:

9 abre parênteses numerador 1 mais 2 reto y sobre denominador 3 fim da fração fecha parênteses menos 4 reto y igual a 7 numerador 9 mais 18 reto y sobre denominador 3 fim da fração menos 4 reto y igual a 7 9 sobre 3 espaço mais espaço numerador 18 y sobre denominador 3 fim da fração menos 4 y igual a 7 3 espaço mais espaço 6 y espaço menos espaço 4 y igual a 7 3 espaço mais espaço 2 y igual a 7 2 y igual a 7 menos 3 2 y igual a 4 y igual a 4 sobre 2 igual a 2

Substituindo o valor de y na primeira equação.

9 x menos 4 y igual a 7 9 x menos 4.2 igual a 7 9 x espaço menos espaço 8 igual a 7 9 x igual a 7 mais 8 9 x igual a 15 x igual a 15 sobre 9 igual a 5 sobre 3

Assim, o par ordenado que soluciona o sistema é:
parêntese esquerdo reto x vírgula espaço reto y parêntese direito igual a abre parênteses 5 sobre 3 vírgula espaço 2 fecha parênteses

Questão 2 (método do escalonamento)

A solução do seguinte sistema de equações lineares é:

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com reto x menos reto y mais reto z igual a 6 fim da célula linha com célula com espaço espaço 2 reto y mais 3 reto z igual a 8 fim da célula linha com célula com espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 4 reto z igual a 8 fim da célula fim da tabela fecha

Resposta: x = 5, y = 1, z = 2

O sistema já está na forma escalonada. A terceira equação tem dois coeficientes nulos (y = 0 e x = 0), a segunda equação possui um coeficiente nulo (x = 0) e, a terceira equação não possui coeficientes nulos.

Em um sistema escalonado, resolvemos "de baixo para cima", ou seja, começamos com a terceira equação.

4 z igual a 8 z igual a 8 sobre 4 igual a 2

Passando para equação de cima, substituímos z = 2.

2 reto y mais 3 reto z igual a 8 2 reto y mais 3.2 igual a 8 2 reto y mais 6 igual a 8 2 reto y igual a 8 menos 6 2 reto y igual a 2 reto y igual a 2 sobre 2 igual a 1

Por fim, substituímos z = 2 e y = 1 na primeira equação, afim de obter x.

reto x menos reto y mais reto z igual a 6 reto x menos 1 mais 2 igual a 6 reto x mais 1 igual a 6 reto x igual a 6 menos 1 reto x igual a 5

Solução

x = 5, y = 1, z = 2

Questão 3 (Regra ou método de Cramer)

Resolva o seguinte sistema de equações lineares:

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com reto x menos reto y igual a 4 espaço estreito fim da célula linha com célula com 2 reto x mais reto y igual a 8 fim da célula fim da tabela fecha

Resposta: x = 4, y = 0.

Utilizando a regra de Cramer.

Passo 1: determinar os determinantes D, Dx e Dy.

A matriz dos coeficientes é:

abre colchetes tabela linha com 1 célula com menos 1 fim da célula linha com 2 1 fim da tabela fecha colchetes

Seu determinante:
D = 1 . 1 - 2 . (-1)
D = 1 - (-2) = 1 + 2 = 3

Para o cálculo de Dx, substituímos na coluna dos termos de x, a coluna dos termos independentes.

abre colchetes tabela linha com 4 célula com menos 1 fim da célula linha com 8 1 fim da tabela fecha colchetes

Dx = 4 . 1 - 8 . (-1)
Dx = 4 + 8 = 12

Para o cálculo de Dy, substituímos os termos de y pelos termos independentes.

abre colchetes tabela linha com 1 4 linha com 2 8 fim da tabela fecha colchetes

Dy = 1 . 8 - 2 . 4
Dy = 8 - 8
Dy = 0

Passo 2: determinar x e y.

Para determinar x, fazemos:

reto x igual a Dx sobre reto D igual a 12 sobre 3 igual a 4

Para determinar y, fazemos:

reto y igual a Dy sobre reto D igual a 0 sobre 3 igual a 0

Questão 4

Um vendedor de camisetas e bonés em um evento esportivo vendeu 3 camisetas e 2 bonés, arrecadando um total de R$ 220,00. No dia seguinte, ele vendeu 2 camisetas e 3 bonés, arrecadando R$ 190,00. Qual seria o preço de uma camiseta e o preço de um boné?

a) Camiseta: R$ 60,00 | Boné: R$ 40,00

b) Camiseta: R$ 40,00 | Boné: R$ 60,00

c) Camiseta: R$ 56,00 | Boné: R$ 26,00

d) Camiseta: R$ 50,00 | Boné: R$ 70,00

e) Camiseta: R$ 80,00 | Boné: R$ 30,00

Gabarito explicado

Vamos nomear o preço das camisetas como c e o preço dos bonés como b.

Para o primeiro dia temos:

3c + 2b = 220

Para o segundo dia temos:

2c + 3b = 190

Formamos duas equações com duas incógnitas cada, c e b. Assim, temos um sistema de equações lineares 2x2.

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com 3 reto c mais 2 reto b igual a 220 fim da célula linha com célula com 2 reto c mais 3 reto b igual a 190 fim da célula fim da tabela fecha

Resolução

Utilizando Regra de Cramer:

1º passo: determinante da matriz dos coeficientes.

reto D espaço abre colchetes tabela linha com 3 2 linha com 2 3 fim da tabela fecha colchetes igual a 3.3 menos 2.2 igual a 9 menos 4 igual a 5

2º passo: determinante Dc.

Substituímos a coluna do c pela matriz dos termos independentes.

Dc espaço abre colchetes tabela linha com 220 2 linha com 190 3 fim da tabela fecha colchetes igual a 220.3 menos 2.190 igual a 660 menos 380 igual a 280

3º passo: determinante Db.

Db abre colchetes tabela linha com 3 220 linha com 2 190 fim da tabela fecha colchetes igual a 3 espaço. espaço 190 espaço menos espaço 2 espaço. espaço 220 espaço igual a espaço 570 menos 440 igual a 130

4º passo: determinar o valor de c e b.

reto c igual a Dc sobre reto D igual a 280 sobre 5 igual a 56reto b igual a Db sobre reto D igual a 130 sobre 5 igual a 26

Resposta:

O preço da camiseta é R$56,00 e do boné R$26,00.

Questão 5

Um cinema cobra R$ 10,00 por ingresso para adultos e R$ 6,00 por ingresso para crianças. Em um dia, foram vendidos 80 ingressos e a arrecadação total foi de R$ 700,00. Quantos ingressos de cada tipo foram vendidos?

a) Adultos: 55 | Crianças: 25

b) Adultos: 40 | Crianças: 40

c) Adultos: 65 | Crianças: 25

d) Adultos: 30 | Crianças: 50

e) Adultos: 25 | Crianças: 75

Gabarito explicado

Nomearemos como a o preço do ingresso para adultos e c para crianças.

Em relação a quantidade total de ingressos temos:

a + c = 80

Em relação ao valor obtido temos:

10a + 6c = 700

Formamos um sistema de equações lineares com duas equações e duas incógnitas, ou seja, um sistema 2x2.

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com reto a mais reto c igual a 80 fim da célula linha com célula com 10 reto a mais 6 reto c igual a 700 fim da célula fim da tabela fecha

Resolução

Vamos utilizar o método da substituição.

Isolando a na primeira equação:

a = 80 - c

Substituindo a na segunda equação:

10.(80 - c) + 6c = 700

800 -10c + 6c = 700

800 - 700 = 10c - 6c

100 = 4c

c = 100/4

c = 25

Substituindo c na primeira equação:

a + c = 80

a + 25 = 80

a = 80 - 25

a = 55

Questão 6

Uma loja vende camisetas, bermudas e sapatos. No primeiro dia, foram vendidas 2 camisetas, 3 bermudas e 4 pares de sapatos, totalizando R$ 350,00. No segundo dia, foram vendidas 3 camisetas, 2 bermudas e 1 par de sapatos, totalizando R$ 200,00. No terceiro dia, foram vendidas 1 camiseta, 4 bermudas e 2 pares de sapatos, totalizando R$ 320,00. Qual seria o preço de uma camiseta, uma bermuda e um par de sapatos?

a) Camiseta: R$ 56,00 | Bermuda: R$ 24,00 | Sapato: R$ 74,00

b) Camiseta: R$ 40,00 | Bermuda: R$ 50,00 | Sapato: R$ 70,00

c) Camiseta: R$ 16,00 | Bermuda: R$ 58,00 | Sapato: R$ 36,00

d) Camiseta: R$ 80,00 | Bermuda: R$ 50,00 | Sapato: R$ 40,00

e) Camiseta: R$ 12,00 | Bermuda: R$ 26,00 | Sapato: R$ 56,00

Gabarito explicado
  • c é preço das camisas;
  • b é o preço das bermudas;
  • s é o preço dos sapatos.

Para o primeiro dia:

2c + 3b + 4s = 350

Para o segundo dia:

3c + 2b + s = 200

Para o terceiro dia:

c + 4b + 2s = 320

Temos três equações e três incógnitas, formando um sistema de equações lineares 3x3.

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com 2 reto c mais 3 reto b mais 4 reto s igual a 350 fim da célula linha com célula com 3 reto c mais 2 reto b mais reto s igual a 200 fim da célula linha com célula com reto c mais 4 reto b mais 2 reto s igual a 320 fim da célula fim da tabela fecha

Utilizando a regra de Cramer.

A matriz dos coeficientes é

abre colchetes tabela linha com 2 3 4 linha com 3 2 1 linha com 1 4 2 fim da tabela fecha colchetes

Seu determinante é D = 25.

A matriz coluna das respostas é:

abre colchetes tabela linha com 350 linha com 200 linha com 320 fim da tabela fecha colchetes

Para calcular Dc, substituímos a matriz coluna das respostas pela primeira coluna na matriz dos coeficientes.

abre colchetes tabela linha com 350 3 4 linha com 200 2 1 linha com 320 4 2 fim da tabela fecha colchetes

Dc = 400

Para o cálculo de Db:

abre colchetes tabela linha com 2 350 4 linha com 3 200 1 linha com 1 320 2 fim da tabela fecha colchetes

Db = 1450

Para o cálculo de Ds:

abre colchetes tabela linha com 2 3 350 linha com 3 2 200 linha com 1 4 320 fim da tabela fecha colchetes

Ds = 900

Para determinar c, b e s, dividimos os determinantes Dc, Db e Ds pelo determinando principal D.

reto c igual a Dc sobre reto D igual a 400 sobre 25 igual a 16reto b igual a Db sobre reto D igual a 1450 sobre 25 igual a 58reto s igual a Ds sobre reto D igual a 900 sobre 25 igual a 36

Questão 7

Um restaurante oferece três opções de prato: carne, salada e pizza. No primeiro dia, foram vendidos 40 pratos de carne, 30 pratos de salada e 10 pizzas, totalizando R$ 7000,00 em vendas. No segundo dia, foram vendidos 20 pratos de carne, 40 pratos de salada e 30 pizzas, totalizando R$ 6000,00 em vendas. No terceiro dia, foram vendidos 10 pratos de carne, 20 pratos de salada e 40 pizzas, totalizando R$ 5000,00 em vendas. Qual seria o preço de cada prato?

a) carne: R$ 200,00 | salada: R$ 15,00 | pizza: R$ 10,00

b) carne: R$ 150,00 |salada: R$ 10,00 | pizza: R$ 60,00

c) carne: R$ 100,00 | salada: R$ 15,00 | pizza: R$ 70,00

d) carne: R$ 200,00 | salada: R$ 10,00 | pizza: R$ 15,00

e) carne: R$ 140,00 | salada: R$ 20,00 | pizza: R$ 80,00

Gabarito explicado

Utilizando:

  • c para carne;
  • s para salada;
  • p para pizza.

No primeiro dia:

40 reto c mais 30 reto s mais 10 reto p igual a 7000

No segundo dia:

20 reto c mais 40 reto s mais 30 reto p igual a 6000

No terceiro dia:

10 reto c mais 20 reto s mais 40 reto p igual a 5000

O preço de cada prato pode ser obtido pela solução do sistema:

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com 40 reto c espaço mais espaço 30 reto s espaço mais espaço 10 reto p igual a 7000 fim da célula linha com célula com 20 reto c espaço mais espaço 40 reto s espaço mais espaço 30 reto p igual a 6000 fim da célula linha com célula com 10 reto c espaço mais espaço 20 reto s espaço mais espaço 40 reto p igual a 5000 fim da célula fim da tabela fecha

Resolução

Usando o método da eliminação.

Multiplicar 20c + 40s + 30p = 6000 por 2.

abre colchetes tabela linha com célula com 40 reto c mais 30 reto s mais 10 reto p igual a 7000 fim da célula linha com célula com 40 reto c mais 80 reto s mais 60 reto p igual a 12000 fim da célula linha com célula com 10 reto c mais 20 reto s mais 40 reto p igual a 5000 fim da célula fim da tabela fecha colchetes

Subtrair a segunda equação da matriz obtida da primeira.

50 reto s mais 50 reto p igual a 5000

Na matriz acima, substituímos esta equação pela segunda.

abre colchetes tabela linha com célula com 40 reto c mais 30 reto s mais 10 reto p igual a 7000 fim da célula linha com célula com 50 reto s mais 50 reto p igual a 5000 fim da célula linha com célula com 10 reto c mais 20 reto s mais 40 reto p igual a 5000 fim da célula fim da tabela fecha colchetes

Multiplicamos a terceira equação acima por 4.

abre colchetes tabela linha com célula com 40 reto c mais 30 reto s mais 10 reto p igual a 7000 fim da célula linha com célula com 50 reto s mais 50 reto p igual a 5000 fim da célula linha com célula com 40 reto c mais 80 reto s mais 160 reto p igual a 20000 fim da célula fim da tabela fecha colchetes

Subtraindo da primeira equação a terceira, obtemos:

50 reto s mais 150 reto p igual a 13000

Substituindo a equação obtida pela terceira.

abre colchetes tabela linha com célula com 40 reto c mais 30 reto s mais 10 reto p igual a 7000 fim da célula linha com célula com 50 reto s mais 50 reto p igual a 5000 fim da célula linha com célula com 50 reto s mais 150 reto p igual a 13000 fim da célula fim da tabela fecha colchetes

Subtraindo as equações dois e três, temos:

abre colchetes tabela linha com célula com 40 c mais 30 s mais 10 p igual a 7000 fim da célula linha com célula com 50 s mais 50 p igual a 5000 fim da célula linha com célula com 100 p igual a 8000 fim da célula fim da tabela fecha colchetes

Da terceira equação, obtemos p = 80.

Substituindo p na segunda equação:

50s + 50.80 = 5000

50s + 4000 = 5000

50s = 1000

s = 1000/50 = 20

Substituindo os valores de s e p na primeira equação:

40c + 30.20 + 10.80 = 7000

40c + 600 + 800 = 7000

40c = 7000 - 600 - 800

40c = 5600

c = 5600 / 40 = 140

Solução

p=80, s=20 e c=140

Questão 8

(UEMG) No plano, o sistema abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com 2 reto x mais 3 reto y igual a menos 2 fim da célula linha com célula com 4 reto x menos 6 reto y igual a 12 fim da célula fim da tabela fecha representa um par de retas

a) coincidentes.

b) distintas e paralelas.

c) retas concorrentes no ponto ( 1, -4/3 )

d) retas concorrentes no ponto ( 5/3, -16/9 )

Gabarito explicado

Multiplicando a primeira equação dois e somando as duas equações:

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com reto A dois pontos 4 reto x mais 6 reto y igual a menos 4 fim da célula linha com célula com reto B dois pontos 4 reto x menos 6 reto y igual a 12 fim da célula fim da tabela fecha espaçoreto A espaço mais espaço reto B igual a8 reto x igual a 8reto x igual a 8 sobre 8 igual a 1

Substituindo x na equação A:

4.1 espaço mais espaço 6 y espaço igual a espaço menos 4 espaço espaço6 y espaço igual a espaço menos 4 espaço menos espaço 46 y igual a menos 8y igual a numerador menos 8 sobre denominador 6 fim da fração igual a menos 4 sobre 3

Questão 9

(PUC-MINAS) Certo laboratório enviou 108 encomendas para as farmácias A, B e C. Sabe-se que o número de encomendas enviadas para a farmácia B foi o dobro do total de encomendas enviadas para as duas outras farmácias. Além disso, para a farmácia C foram despachadas três encomendas a mais que a metade da quantidade despachada para a farmácia A.

Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que o total de encomendas enviadas para as farmácias B e C foi

a) 36

b) 54

c) 86

d) 94

Gabarito explicado

Segundo o enunciado temos:

A + B + C = 108.

Ainda, que a quantidade de B foi o dobro de A + C.

B = 2(A + C)

Para a farmácia C foram despachadas três encomendas a mais que a metade da quantidade despachada para a farmácia A

C = A/2 + 3

Temos equações e três incógnitas.

abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com reto A mais reto B mais reto C igual a 108 fim da célula linha com célula com reto B igual a 2 parêntese esquerdo reto A mais reto C parêntese direito fim da célula linha com célula com reto C igual a reto A sobre 2 mais 3 fim da célula fim da tabela fecha

Utilizando o método da substituição.

Passo 1: substituir a terceira na segunda.

reto B igual a 2 reto A espaço mais espaço 2 reto Creto B igual a 2 reto A espaço mais espaço 2 abre parênteses reto A sobre 2 mais 3 fecha parêntesesreto B igual a 2 reto A espaço mais espaço reto A espaço mais espaço 6reto B igual a 3 reto A espaço mais espaço 6

Passo 2: substituir o resultado obtido e a terceira equação na primeira.

reto A mais reto B mais reto C igual a 108reto A mais espaço 3 reto A mais 6 espaço mais espaço reto A sobre 2 mais 3 espaço igual a espaço 1084 reto A espaço mais espaço reto A sobre 2 igual a 108 espaço menos espaço 9numerador 9 reto A sobre denominador 2 fim da fração igual a 999 reto A espaço igual a espaço 99 espaço. espaço 29 reto A espaço igual a espaço 198reto A espaço igual a espaço 198 sobre 9reto A espaço igual a espaço 22

Passo 3: substituir o valor de A para determinar os valores de B e C.

B = 3A + 6 = 3.22 + 6 = 72

Para C:

reto C igual a 22 sobre 2 mais 3reto C igual a 11 mais 3 igual a 14

Passo 4: somar os valores de B e C.

72 + 14 = 86

Questão 10

(UFRGS 2019) Para que o sistema de equações lineares abre chaves atributos de tabela alinhamento de coluna left fim dos atributos linha com célula com reto x mais reto y igual a 7 fim da célula linha com célula com ax mais 2 reto y igual a 9 fim da célula fim da tabela fecha seja possível e determinado, é necessário e suficiente que

a) a ∈ R.

b) a = 2.

c) a = 1.

d) a ≠ 1.

c) a ≠ 2.

Gabarito explicado

Um dos modos de classificar um sistema como possível e determinado é através do método de Cramer.

A condição para tal é que os determinantes sejam diferentes de zero.

Efetuando o determinante D da matriz principal igual a zero:

abre colchetes tabela linha com 1 1 linha com a 2 fim da tabela fecha colchetes não igual 01 espaço. espaço 2 espaço menos espaço a espaço. espaço 1 não igual 02 espaço menos a não igual 02 não igual a

Para aprender mais sobre sistemas lineares:

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Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.