Sistemas lineares

Guia de estudo · Revisado em 04/10/2026

BNCC · EM13MAT301

Uma loja cobra o mesmo por cada camisa e o mesmo por cada calça; Alberto pagou 160 reais por 3 camisas e 2 calças, e Junior, com 25 % de desconto em tudo, pagou 120 pelos mesmos 3 e 2. A prova do PAS 2 de 2020 afirmou que, com isso, é impossível descobrir o preço de qualquer das peças. Duas equações, duas incógnitas, e mesmo assim não dá? Quando um conjunto de frases numéricas determina as incógnitas, quando deixa infinitas respostas e quando se contradiz, e como se chega à resposta sem se perder quando há três letras?

O que você vai aprender

  • Reconhecer uma equação linear (incógnitas só na primeira potência, sem produtos entre elas) e entender que uma solução de um sistema é uma lista de valores que satisfaz todas as equações ao mesmo tempo, conferível por substituição.
  • Resolver um sistema 2×2 por substituição e por adição, escolhendo o método pela forma das equações, e interpretar o resultado como o cruzamento de duas retas: um ponto (determinado), a mesma reta (indeterminado) ou retas paralelas (impossível).
  • Resolver um sistema 3×3 por escalonamento (eliminar uma incógnita por vez com combinações lineares das equações, chegar à forma em escada e voltar por substituição regressiva), conferindo a solução numa equação que não foi usada no fecho.
  • Classificar um sistema em possível determinado, possível indeterminado ou impossível a partir da forma escalonada (linha 0 = 0 sobra incógnita livre; linha 0 = número diferente de zero é contradição), e reconhecer que equações proporcionais ou obtidas por soma de outras não acrescentam informação.
  • Montar o sistema a partir de um texto (preços e quantidades, misturas, áreas, totais e percentuais, idades, consumo por hora) ou de uma tabela (cada linha é uma equação; cada coluna, uma incógnita), com unidades explícitas e a ordem das incógnitas fixada.
  • Escrever um sistema na forma matricial A·X = B como notação (linha = equação, coluna = incógnita, incógnita ausente com coeficiente zero), deixando as operações com matrizes, determinantes e a regra de Cramer para as páginas seguintes.
  • Obter os coeficientes de uma parábola y = ax² + bx + c que passa por três pontos dados resolvendo o sistema linear em a, b e c, e saber por que abscissas distintas garantem solução única.
  • Discutir um sistema com parâmetro (para quais valores de k ele é determinado, indeterminado ou impossível) comparando as razões entre os coeficientes das duas equações.
  • Julgar itens do PAS/UnB dos tipos A (limiar sobre uma incógnita, afirmação sobre a classificação), B (resposta numérica) e C (alternativas com números embaralhados), sem cair nos erros de sinal na adição, de equação perdida, de confundir indeterminado com impossível e de supor que 'mais incógnitas que equações' é o mesmo que 'impossível'.

Numa loja em que toda camisa custa o mesmo e toda calça custa o mesmo, Alberto levou 3 camisas e 2 calças por 160 reais. Junior levou as mesmas 3 camisas e 2 calças com um cupom de 25 % de desconto em tudo e pagou 120. A prova do PAS 2 de 2020 afirmou que, só com isso, “é impossível determinar o preço da camisa ou da calça”, e o gabarito foi certo. São duas equações e duas incógnitas, e mesmo assim as duas peças ficam sem preço. Em 2017, o mesmo exame deu três frases sobre o cerrado (35 % de 2 milhões de km² têm cobertura vegetal; as fisionomias florestal e savânica somam 500 000 km²; a campestre é o dobro da florestal) e afirmou que “não é possível determinar de maneira única” as três áreas: gabarito errado, porque as três frases determinam tudo. Mesmo número de letras e de equações nos dois casos, respostas opostas. O que faz um conjunto de frases numéricas determinar as incógnitas, deixá-las em aberto ou se contradizer, e como se chega à resposta sem se perder quando as letras são três?

Esta página responde em três movimentos. Primeiro, o que é uma equação linear e o que significa resolver várias ao mesmo tempo, com os dois métodos do caso de duas incógnitas e a sua leitura como duas retas. Depois, o escalonamento, o método que resolve três (ou mais) incógnitas eliminando uma de cada vez, e a classificação em determinado, indeterminado e impossível, que é o que a banca mais cobra. Por fim, a habilidade que está em quase todos os itens reais: montar o sistema a partir de um texto ou de uma tabela, inclusive quando o enunciado disfarça um sistema de preços, de áreas, de consumo ou de uma parábola por três pontos. Matrizes como objeto, determinantes e a regra de Cramer ficam nas páginas de matrizes e de determinantes; a física do circuito que virou sistema na prova de 2025 está na página das leis de Kirchhoff; desta página é só a álgebra.

Uma equação linear é uma frase sobre números, e uma solução é uma lista que a torna verdadeira

Um ingresso inteiro custa xx reais e a meia-entrada custa yy. “Duas inteiras e três meias deram 95 reais” vira 2x+3y=952x + 3y = 95. A frase é uma equação linear: as incógnitas aparecem multiplicadas por números e somadas, nada mais. Não há x2x^2, não há xyxy, não há 1x\frac{1}{x} nem y\sqrt{y}. O par (25,15)(25, 15) a satisfaz (50+45=9550 + 45 = 95), e (40,5)(40, 5) também (80+15=9580 + 15 = 95), e (10,25)(10, 25) também. Uma equação com duas incógnitas tem infinitas soluções, uma para cada valor que se escolha para xx; é por isso que uma frase só não fecha o preço de nada.

Acrescente a segunda frase: “uma inteira e uma meia deram 40 reais”, x+y=40x + y = 40. Agora o par tem de servir às duas ao mesmo tempo. (40,5)(40, 5) serve à primeira e falha na segunda (45≠4045 \neq 40); (25,15)(25, 15) serve às duas. Esse par é a solução do sistema.

Equação linear, sistema linear e solução

Uma equação linear nas incógnitas x1,x2,…,xnx_1, x_2, \ldots, x_n é uma igualdade da forma a1x1+a2x2+⋯+anxn=ba_1 x_1 + a_2 x_2 + \cdots + a_n x_n = b, com os coeficientes aia_i e o termo independente bb conhecidos. Um sistema linear é um conjunto de equações lineares nas mesmas incógnitas. Uma solução do sistema é uma lista de valores (x1,…,xn)(x_1, \ldots, x_n) que torna todas as equações verdadeiras ao mesmo tempo. Resolver o sistema é encontrar todas as soluções; conferir uma solução é substituí-la em cada equação e ver se cada igualdade fecha. A conferência não depende do caminho que levou até ela, e por isso é a última linha de toda resolução nesta página.

Dois detalhes de leitura. Coeficiente negativo e coeficiente fracionário não tiram a linearidade: 12x−3y=7\frac{1}{2}x - 3y = 7 é linear. Incógnita que não aparece numa equação está lá com coeficiente zero: em 2x+10z=52x + 10z = 5, o yy existe e vale 0⋅y0 \cdot y; isso importa na hora de alinhar as equações em colunas. E a ordem das incógnitas é escolha de quem escreve, mas, uma vez escolhida, precisa ser a mesma em todas as linhas.

Duas equações, duas incógnitas: substituir ou somar

Há dois caminhos, e os dois servem para qualquer sistema 2×22 \times 2. A escolha é de conveniência: substituição quando uma equação já isola (ou isola fácil) uma incógnita; adição quando os coeficientes de uma incógnita são iguais ou opostos nas duas equações, ou podem ficar assim com uma multiplicação.

Substituição, no sistema dos ingressos. De x+y=40x + y = 40, y=40−xy = 40 - x. Na outra: 2x+3(40−x)=952x + 3(40 - x) = 95, isto é, 2x+120−3x=952x + 120 - 3x = 95, logo −x=−25-x = -25 e x=25x = 25. Então y=15y = 15. Conferência nas duas: 50+45=9550 + 45 = 95 e 25+15=4025 + 15 = 40.

Adição, num sistema em que ela é natural. 3x−2y=43x - 2y = 4 e 5x+2y=125x + 2y = 12. Os coeficientes de yy são −2-2 e +2+2: somando as duas equações membro a membro, o yy desaparece: 8x=168x = 16, x=2x = 2. Na primeira, 6−2y=46 - 2y = 4, y=1y = 1. Conferência na segunda: 10+2=1210 + 2 = 12.

Adição com preparo. Em 2x+3y=132x + 3y = 13 e 3x−4y=−63x - 4y = -6 nenhum coeficiente cancela de imediato. Multiplique a primeira por 4 e a segunda por 3 (cada equação inteira, os dois lados): 8x+12y=528x + 12y = 52 e 9x−12y=−189x - 12y = -18. Somando, 17x=3417x = 34, x=2x = 2; voltando, 4+3y=134 + 3y = 13, y=3y = 3. Conferência: 6−12=−66 - 12 = -6.

Os três erros de conta do método da adição

O primeiro é multiplicar só um lado da equação: 2x+3y=132x + 3y = 13 vezes 4 é 8x+12y=528x + 12y = 52, não 8x+12y=138x + 12y = 13. O segundo é somar com sinal trocado: ao somar 3x−2y=43x - 2y = 4 com 5x+2y=125x + 2y = 12, o yy cancela porque −2+2=0-2 + 2 = 0; se as equações fossem 3x−2y=43x - 2y = 4 e 5x−2y=125x - 2y = 12, somar não cancelaria nada (−4y-4y), e o movimento certo seria subtrair, 2x=82x = 8. O terceiro é esquecer de voltar: achar xx e marcar a resposta sem calcular yy, ou calcular yy numa equação copiada errada. A defesa contra os três é a mesma: conferir o par final nas duas equações originais.

O item do PAS 2 de 2009 fez isso com números grandes. A estatal exportaria xx bilhões de barris de um campo a 100 dólares o barril e yy bilhões de outro a 82 dólares, num total de 96,5 bilhões de barris e 9,587 trilhões de dólares; o item afirmou que seriam exportados “mais de 90 bilhões de barris” do primeiro campo. Escolhendo as unidades antes de escrever (barris em bilhões, dinheiro em bilhões de dólares, para que 100x100x seja “bilhões de dólares”): x+y=96,5x + y = 96{,}5 e 100x+82y=9 587100x + 82y = 9\,587. Substituição: y=96,5−xy = 96{,}5 - x; 100x+82(96,5−x)=9 587100x + 82(96{,}5 - x) = 9\,587; 18x=9 587−7 913=1 67418x = 9\,587 - 7\,913 = 1\,674; x=93x = 93. Certo. Quem esquece de alinhar as unidades escreve 100x+82y=9,587100x + 82y = 9{,}587 e recebe um número sem sentido.

Duas retas no plano: o sistema 2×2 visto de cima

Cada equação linear em xx e yy é a equação de uma reta. Resolver o sistema é procurar os pontos que estão nas duas retas ao mesmo tempo, e duas retas no plano só têm três posições possíveis: cruzam-se num ponto, coincidem ou são paralelas distintas. Cada posição é um tipo de sistema.

Três painéis com um plano cartesiano cada. À esquerda, as retas 2x + 3y = 95 e x + y = 40 cruzam-se no ponto (25, 15), marcado em vermelho, com o rótulo SPD, uma solução. No meio, as retas 3x + 2y = 160 e 2,25x + 1,5y = 120 desenhadas uma sobre a outra, com o rótulo SPI, infinitas soluções. À direita, as retas x + 2y = 5 e 2x + 4y = 7, paralelas e separadas, com o rótulo SI, nenhuma solução. Embaixo de cada painel, a comparação das razões a1/a2, b1/b2 e c1/c2.
Um sistema 2×22 \times 2 é um par de retas. Concorrentes: solução única (possível e determinado). Coincidentes: toda a reta é solução (possível e indeterminado). Paralelas distintas: nenhum ponto comum (impossível). Diagrama autoral.
Classificação de um sistema 2×2 pelas razões dos coeficientes

Para a1x+b1y=c1a_1 x + b_1 y = c_1 e a2x+b2y=c2a_2 x + b_2 y = c_2, com coeficientes não nulos:

  • Possível e determinado (SPD): a1a2≠b1b2\dfrac{a_1}{a_2} \neq \dfrac{b_1}{b_2}. As retas têm coeficientes angulares diferentes, cruzam-se num só ponto, e o sistema tem uma solução.
  • Possível e indeterminado (SPI): a1a2=b1b2=c1c2\dfrac{a_1}{a_2} = \dfrac{b_1}{b_2} = \dfrac{c_1}{c_2}. Uma equação é a outra multiplicada por um número; as retas coincidem e há infinitas soluções (todos os pontos da reta).
  • Impossível (SI): a1a2=b1b2≠c1c2\dfrac{a_1}{a_2} = \dfrac{b_1}{b_2} \neq \dfrac{c_1}{c_2}. Mesma direção, posições diferentes: paralelas, nenhuma solução.

“Possível” quer dizer “tem pelo menos uma solução”; “determinado” quer dizer “só uma”. Um sistema indeterminado é possível: ele tem solução, tem até demais.

Os ingressos são o primeiro caso: 21≠31\frac{2}{1} \neq \frac{3}{1}, as retas se cruzam em (25,15)(25, 15). A loja de 2020 é o segundo: 3x+2y=1603x + 2y = 160 para Alberto e, para Junior, com 25 % de desconto em cada peça, 0,75⋅3x+0,75⋅2y=1200{,}75 \cdot 3x + 0{,}75 \cdot 2y = 120, isto é, 2,25x+1,5y=1202{,}25x + 1{,}5y = 120. Divida a segunda por 0,750{,}75: 3x+2y=1603x + 2y = 160. É a primeira outra vez. Junior não trouxe informação nova, só a mesma conta com desconto; as duas “retas” são uma, e qualquer par sobre ela (camisa 40 e calça 20, camisa 20 e calça 50, camisa 50 e calça 5) serve. Certo: é impossível determinar os preços. O terceiro caso é o que o enunciado produz quando se contradiz: x+2y=5x + 2y = 5 e 2x+4y=72x + 4y = 7 exigem que 2x+4y2x + 4y valha 1010 e 77 ao mesmo tempo.

Um item de trigonometria do PAS 2 de 2022 usou o cruzamento de passagem: a profundidade de uma poça era dada em cada ponto por 5−2cos⁡(4x+3y)5 - 2\cos(4x + 3y) centímetros, e o item afirmou que, no ponto que está sobre as retas x+y=1x + y = 1 e 2x+3y=62x + 3y = 6 ao mesmo tempo, a profundidade é 3 cm. O ponto comum é a solução do sistema: x=1−yx = 1 - y, 2(1−y)+3y=62(1 - y) + 3y = 6, y=4y = 4, x=−3x = -3. Nele, 4x+3y=−12+12=04x + 3y = -12 + 12 = 0, cos⁡0=1\cos 0 = 1, e a profundidade é 5−2=35 - 2 = 3 cm. Certo. O sistema era o degrau, não o assunto, e é assim que ele aparece na maioria das provas: dentro de outro problema.

Do texto ao sistema: a tradução que a prova cobra

Nos itens reais quase nunca vem um sistema pronto. Vem um texto com três ou quatro frases numéricas, e o trabalho começa antes de qualquer conta: dar nome às incógnitas, com unidade, e transformar cada frase numa equação. Esse é o passo em que a maioria dos erros acontece, e ele tem regras.

Montar o sistema: cinco regras
  1. Nomeie as incógnitas com unidade e ordem fixa. “xx = área da fisionomia florestal, em km²”; “yy = preço de uma tonelada de concreto, em milhares de reais”. Depois disso, cada equação tem de ser uma frase verdadeira nessa unidade.
  2. Cada frase numérica vira uma equação. “Ao todo”, “somam”, “o total foi” dão somas. “O dobro de AA” é 2A2A; “AA é o dobro de BB” é A=2BA = 2B (e não 2A=B2A = B). “AA tem 4 a mais que BB” é A=B+4A = B + 4. “Metade dos abacaxis é do tipo pérola” é p=T2p = \frac{T}{2}. “35 % de 2 milhões” é um número, 700 000700\,000, não uma incógnita.
  3. Percentual de desconto é fator. 25 % de desconto em cada peça multiplica o preço por 0,750{,}75; 50 % de desconto nas camisas e 10 % nas calças dão 0,5x0{,}5x e 0,9y0{,}9y.
  4. Devolução, retirada e prejuízo entram com sinal negativo. Quando 4 caminhões e 7 placas são comprados e CC toneladas de concreto são devolvidas, num total de 68 mil reais, a equação é 4x−Cy+7z=684x - Cy + 7z = 68.
  5. Conte as frases independentes antes de resolver. Se há tantas quanto incógnitas, espere solução única (e confira); se há menos, o enunciado provavelmente pede só uma relação, uma desigualdade ou um limiar, e não os valores todos.

Exemplo resolvido 1: as três fisionomias do cerrado (PAS 2 2017, itens 79, 80 e 81). O texto-base informava que o cerrado tem 2 milhões de km², dos quais 35 % estão cobertos pelas três fisionomias (campestre, savânica e florestal); que a soma das áreas florestal e savânica é 500 000 km²; e que a área campestre é o dobro da florestal. Com xx, yy e zz as áreas florestal, savânica e campestre, em km²:

{x+y+z=700 000x+y=500 000z=2x\begin{cases} x + y + z = 700\,000 \\ x + y = 500\,000 \\ z = 2x \end{cases}

A primeira é 35 %35\,\% de 2 000 0002\,000\,000, e o item 79 afirmava exatamente x+y+z=700 000x + y + z = 700\,000: é a montagem, certo. Para resolver, a segunda equação já está dentro da primeira: 500 000+z=700 000500\,000 + z = 700\,000, logo z=200 000z = 200\,000; da terceira, x=100 000x = 100\,000; da segunda, y=400 000y = 400\,000. Conferência na primeira: 100+400+200=700100 + 400 + 200 = 700 mil. O item 80 afirmava que a campestre é o dobro da savânica: 200 000≠800 000200\,000 \neq 800\,000, errado. O item 81 afirmava que não dá para determinar as áreas de maneira única: acabamos de determinar as três, errado. Três itens, uma montagem, e nenhuma conta difícil; o item que mais derruba é o 81, porque quem não resolve até o fim fica na dúvida de “três frases bastam?”. Bastaram porque nenhuma era consequência das outras.

Exemplo resolvido 2: os abacaxis da cesta (PAS 2 2023, item 12). Numa cesta há abacaxis dos tipos pérola, havaiano e rainha; metade é do tipo pérola; os havaianos são o dobro dos rainha; há quatro pérola a mais que rainha. A afirmação: o total passa de 10. Com pp, hh, rr e o total T=p+h+rT = p + h + r: p=T2p = \frac{T}{2}, h=2rh = 2r, p=r+4p = r + 4. A outra metade da cesta é h+r=3rh + r = 3r, e metade é pp; logo p=3rp = 3r. Com p=r+4p = r + 4: 3r=r+43r = r + 4, r=2r = 2, p=6p = 6, h=4h = 4, T=12T = 12. Certo, 12>1012 > 10. Conferência: metade de 12 é 6 pérola; 4=2⋅24 = 2 \cdot 2; 6=2+46 = 2 + 4. Repare que a frase “metade dos abacaxis” introduz uma quarta letra, TT, que é a soma das outras três: o sistema parece ter mais incógnitas do que equações, mas TT não é independente.

Exemplo resolvido 3: o orçamento da dengue, com uma desigualdade (PAS 2 2014, itens 86 e 87). Um município gastou 500 mil reais em prevenção (PP), atendimento ambulatorial (AA) e internações (II), e o gasto com internações foi o triplo do gasto com prevenção mais o gasto ambulatorial. Duas equações para três incógnitas: I+P+A=500I + P + A = 500 e I=3P+AI = 3P + A (em milhares de reais). Não dá para achar os três valores, e a banca sabe: o item 86 acrescentou “pelo menos 50 mil em PP e pelo menos 50 mil em AA” e afirmou que pelo menos 40 % do total foi para internações. Da segunda equação, I=3P+A≥3⋅50+50=200I = 3P + A \geq 3 \cdot 50 + 50 = 200, e 200200 é exatamente 40 %40\,\% de 500500. Certo. O item 87 trocou a desigualdade por uma terceira equação, I−A=P+120I - A = P + 120, e afirmou que PP passa de 73 mil. Como I−A=3PI - A = 3P pela segunda equação, 3P=P+1203P = P + 120, P=60P = 60. Errado. (Os outros valores, para quem quiser fechar o sistema: I=3⋅60+AI = 3 \cdot 60 + A e I+60+A=500I + 60 + A = 500 dão 180+A+60+A=500180 + A + 60 + A = 500, A=130A = 130, I=310I = 310; conferência: 310−130=180=60+120310 - 130 = 180 = 60 + 120.) O terceiro item do bloco, tipo D, pediu só a escrita do sistema na forma matricial, que é a seção de notação mais abaixo. Dois ensinamentos: um sistema com menos equações do que incógnitas ainda responde perguntas (uma relação, um mínimo), e uma frase a mais pode ser uma equação ou uma desigualdade.

"A é o dobro de B" e "A tem o dobro a mais"

Em “a quantidade de europeus era igual ao dobro da quantidade de africanos”, a equação é e=2ae = 2a: o maior é o que recebe o “igual a”. Escrever 2e=a2e = a inverte os papéis e troca a resposta. “A quantidade de indígenas era inferior à de europeus, sendo a diferença igual a 40” é e−i=40e - i = 40, isto é, i=e−40i = e - 40. E “metade de” multiplica por 12\frac{1}{2} a quantidade de que se fala: “metade dos abacaxis é pérola” é p=T2p = \frac{T}{2}, não p=r2p = \frac{r}{2}. Leia a frase duas vezes, identifique quem é o maior e substitua um número de teste: se a=10a = 10 africanos, “o dobro” dá e=20e = 20 europeus; a equação que você escreveu produz isso?

O bloco do PAS 2 de 2022 cobrou exatamente essa leitura. Uma comunidade de 300 pessoas em 1600 tinha europeus em dobro dos africanos e indígenas 40 a menos que os europeus: i+e+a=300i + e + a = 300, e=2ae = 2a, e−i=40e - i = 40. Substituindo e=2ae = 2a e i=2a−40i = 2a - 40 na primeira: 5a−40=3005a - 40 = 300, a=68a = 68, e=136e = 136, i=96i = 96. O item 94 afirmou que os indígenas eram menos que os africanos: 96>6896 > 68, errado. Conferência: 96+136+68=30096 + 136 + 68 = 300 e 136−96=40136 - 96 = 40.

Três incógnitas: o escalonamento, degrau por degrau

Com três letras, “substituir” ainda funciona, mas vira uma floresta de parênteses. O método que organiza o trabalho é o escalonamento (ou eliminação de Gauss): usar uma equação para eliminar uma incógnita das outras, depois usar uma das restantes para eliminar uma segunda incógnita da última, até restar uma única equação numa só incógnita. O sistema fica em forma de escada, e a escada se desce de baixo para cima.

Três blocos lado a lado ligados por setas. O primeiro mostra o sistema x + 2y − z = −3, 2x − y + 3z = 14, −x + 3y + 2z = 1 com o pivô x da primeira linha destacado em azul. A seta diz L2 recebe L2 menos 2 L1 e L3 recebe L3 mais L1. O segundo bloco mostra x + 2y − z = −3, −5y + 5z = 20, 5y + z = −2, com o pivô y destacado. A seta diz L3 recebe L3 mais L2. O terceiro bloco mostra a escada x + 2y − z = −3, −5y + 5z = 20, 6z = 18 com os três pivôs em azul e, embaixo, a substituição regressiva z = 3, y = −1, x = 2 e a conferência 2(2) − (−1) + 3(3) = 14.
Escalonar é eliminar uma incógnita por vez, de cima para baixo, com combinações das linhas; a escada se resolve de baixo para cima. Diagrama autoral.
Operações elementares e forma escalonada

Três operações transformam um sistema em outro com as mesmas soluções (são as únicas de que o método precisa):

  1. trocar duas equações de lugar;
  2. multiplicar uma equação inteira por um número diferente de zero;
  3. substituir uma equação pela soma dela com um múltiplo de outra (Li←Li+kLjL_i \leftarrow L_i + k L_j).

Nenhuma delas perde ou inventa solução, porque cada uma pode ser desfeita (a terceira, somando −kLj-k L_j de volta). Um sistema está escalonado quando cada equação começa numa incógnita mais à direita do que a equação anterior: a primeira tem xx, yy e zz; a segunda começa em yy; a terceira só tem zz. O primeiro coeficiente não nulo de cada linha é o pivô. Da escada, resolve-se por substituição regressiva: a última equação dá zz; a do meio, com zz conhecido, dá yy; a primeira dá xx.

Exemplo resolvido 4: um 3×3 do começo ao fim.

{x+2y−z=−3(L1)2x−y+3z=14(L2)−x+3y+2z=1(L3)\begin{cases} x + 2y - z = -3 & (L_1) \\ 2x - y + 3z = 14 & (L_2) \\ -x + 3y + 2z = 1 & (L_3) \end{cases}

Passo 1, eliminar xx das linhas 2 e 3 usando L1L_1. L2←L2−2L1L_2 \leftarrow L_2 - 2L_1: (2−2)x+(−1−4)y+(3+2)z=14+6(2 - 2)x + (-1 - 4)y + (3 + 2)z = 14 + 6, isto é, −5y+5z=20-5y + 5z = 20. L3←L3+L1L_3 \leftarrow L_3 + L_1: 0x+5y+z=−20x + 5y + z = -2. O sistema agora é x+2y−z=−3x + 2y - z = -3; −5y+5z=20-5y + 5z = 20; 5y+z=−25y + z = -2.

Passo 2, eliminar yy da linha 3 usando a nova L2L_2. Os coeficientes de yy são −5-5 e 55: L3←L3+L2L_3 \leftarrow L_3 + L_2 dá 6z=186z = 18. Escada pronta: x+2y−z=−3x + 2y - z = -3; −5y+5z=20-5y + 5z = 20; 6z=186z = 18.

Passo 3, descer a escada. z=3z = 3. Na do meio: −5y+15=20-5y + 15 = 20, y=−1y = -1. Na primeira: x−2−3=−3x - 2 - 3 = -3, x=2x = 2.

Passo 4, conferir numa equação original que não foi usada no fecho. L2L_2: 2⋅2−(−1)+3⋅3=4+1+9=142 \cdot 2 - (-1) + 3 \cdot 3 = 4 + 1 + 9 = 14. Fecha. (E L3L_3: −2−3+6=1-2 - 3 + 6 = 1.) Solução única: (2,−1,3)(2, -1, 3), sistema possível e determinado.

Três hábitos tornam o método seguro. Escolha o pivô mais cômodo: se alguma equação tem coeficiente 1 numa incógnita, ponha-a em cima e elimine essa incógnita; evita frações. Escreva a operação ao lado da linha (L2←L2−2L1L_2 \leftarrow L_2 - 2L_1), porque o erro mais comum é aplicar a combinação a dois termos e esquecer o terceiro, ou o termo independente. Simplifique a linha nova quando todos os coeficientes tiverem fator comum: −5y+5z=20-5y + 5z = 20 pode virar −y+z=4-y + z = 4 (operação 2), e a conta seguinte fica menor.

Exemplo resolvido 5: o depósito de carvão, com um parâmetro que vira número (PAS 2 2015, itens 99 e 100). Três negociações: na primeira, três caminhões de cerâmica mais 4 t de concreto mais 5 placas metálicas custaram 148 mil reais; na segunda, 2 caminhões, 7 t e 2 placas custaram 166 mil; na terceira, 4 caminhões e 7 placas, com CC toneladas de concreto devolvidas e abatidas do total, custaram 68 mil. Com xx, yy, zz os preços, em milhares de reais, do caminhão, da tonelada e da placa, o sistema é 3x+4y+5z=1483x + 4y + 5z = 148, 2x+7y+2z=1662x + 7y + 2z = 166 e 4x−Cy+7z=684x - Cy + 7z = 68. O item 99 afirmou que “3x+4y+5z=1663x + 4y + 5z = 166 é uma das equações do sistema”: o total da primeira negociação é 148, não 166; errado sem conta nenhuma, e é um item de leitura, não de álgebra. O item 100 fixou C=2C = 2 e perguntou o preço do caminhão entre quatro opções (10, 11, 12 ou 15 mil).

Escalonamento. Nenhum coeficiente de xx é 1; use L1L_1 como pivô mesmo assim, eliminando por combinações inteiras: L2←3L2−2L1L_2 \leftarrow 3L_2 - 2L_1: (6−6)x+(21−8)y+(6−10)z=498−296(6 - 6)x + (21 - 8)y + (6 - 10)z = 498 - 296, isto é, 13y−4z=20213y - 4z = 202. L3←3L3−4L1L_3 \leftarrow 3L_3 - 4L_1: (12−12)x+(−6−16)y+(21−20)z=204−592(12 - 12)x + (-6 - 16)y + (21 - 20)z = 204 - 592, isto é, −22y+z=−388-22y + z = -388. Da última, z=22y−388z = 22y - 388; na anterior, 13y−4(22y−388)=20213y - 4(22y - 388) = 202, 13y−88y+1 552=20213y - 88y + 1\,552 = 202, −75y=−1 350-75y = -1\,350, y=18y = 18. Então z=396−388=8z = 396 - 388 = 8 e, em L1L_1, 3x+72+40=1483x + 72 + 40 = 148, x=12x = 12. Conferência em L2L_2: 24+126+16=16624 + 126 + 16 = 166; em L3L_3: 48−36+56=6848 - 36 + 56 = 68. Caminhão: 12 mil reais, opção C. O item 98 do mesmo bloco perguntou se o sistema é determinado para todo C>0C > 0; a resposta passa pelo determinante e está na página de determinantes.

Exemplo resolvido 6: o consumo dos aparelhos, com decimais (PAS 2 2008, item 88). Uma tabela deu as horas de uso de ferro elétrico, micro-ondas e máquina de lavar em três meses e o consumo total de cada mês: abril, 8 h, 5 h, 10 h e 18 kWh; maio, 4 h, 10 h, 15 h e 17 kWh; junho, 2 h, 0 h, 10 h e 5 kWh. Com xx, yy, zz os consumos por hora, em kWh, de cada aparelho: 8x+5y+10z=188x + 5y + 10z = 18, 4x+10y+15z=174x + 10y + 15z = 17, 2x+10z=52x + 10z = 5. O item afirmou que o ferro consome 1,6 kWh por hora. A terceira equação é a mais magra (não tem yy): x=5−10z2=2,5−5zx = \frac{5 - 10z}{2} = 2{,}5 - 5z. Na primeira: 20−40z+5y+10z=1820 - 40z + 5y + 10z = 18, logo 5y−30z=−25y - 30z = -2, y=6z−0,4y = 6z - 0{,}4. Na segunda: 10−20z+60z−4+15z=1710 - 20z + 60z - 4 + 15z = 17, 55z=1155z = 11, z=0,2z = 0{,}2. Então y=0,8y = 0{,}8 e x=1,5x = 1{,}5. O ferro consome 1,5 kWh por hora, não 1,6: errado. Conferência: 12+4+2=1812 + 4 + 2 = 18; 6+8+3=176 + 8 + 3 = 17; 3+2=53 + 2 = 5. A banca escolheu 1,6 porque está perto de 1,5: um sistema 3×33 \times 3 não se julga por estimativa, resolve-se até o fim.

O sistema que a prova do PAS 3 de 2025 imprimiu, vindo de um circuito com duas fontes e cinco resistores, é 3i1−i2−2i3=13i_1 - i_2 - 2i_3 = 1, −i1+6i2−3i3=0-i_1 + 6i_2 - 3i_3 = 0 e −2i1−3i2+6i3=6-2i_1 - 3i_2 + 6i_3 = 6. O caminho é o mesmo: a segunda equação isola i1=6i2−3i3i_1 = 6i_2 - 3i_3, as outras duas viram um 2×22 \times 2 em i2i_2 e i3i_3, e a solução é i1=3i_1 = 3, i2=2i_2 = 2, i3=3i_3 = 3. O item 82 afirmou que i1i_1 passa de 5: errado. A montagem dessas equações a partir do circuito e a resolução completa, inclusive por Cramer, estão na página das leis de Kirchhoff; aqui o que importa é que a banca pode entregar o sistema pronto e pedir só a álgebra.

Dois mil anos de escalonamento

O método de eliminar incógnitas combinando linhas aparece no capítulo oitavo dos Nove capítulos sobre a arte matemática, um tratado chinês compilado por volta do século I, em problemas sobre colheitas de três qualidades de cereal. Os coeficientes eram dispostos em colunas numa tábua de contar e eliminados com as mesmas operações desta página. O nome “eliminação de Gauss” é do século XIX, quando Carl Friedrich Gauss usou o procedimento, de forma sistemática, para ajustar órbitas e medições geodésicas com muitas equações. O método é antigo porque é inevitável: dada uma tabela de equações, não há maneira mais econômica de eliminar incógnitas uma a uma.

A·X = B: o mesmo sistema em outra escrita

Um sistema escalonado tem uma propriedade que vale notar: só os coeficientes e os termos independentes mudam durante o processo. As letras xx, yy, zz ficam no mesmo lugar o tempo todo. Por isso é cômodo escrever só a tabela dos coeficientes, uma linha por equação e uma coluna por incógnita, e deixar as letras numa coluna à parte.

A forma matricial como notação

O sistema 3x+4y+5z=1483x + 4y + 5z = 148, 2x+7y+2z=1662x + 7y + 2z = 166, 4x−2y+7z=684x - 2y + 7z = 68 escreve-se

(3452724−27)(xyz)=(14816668),abreviado A⋅X=B.\begin{pmatrix} 3 & 4 & 5 \\ 2 & 7 & 2 \\ 4 & -2 & 7 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 148 \\ 166 \\ 68 \end{pmatrix}, \qquad \text{abreviado } A \cdot X = B.

AA é a matriz dos coeficientes (linha ii = equação ii; coluna jj = incógnita jj; incógnita ausente entra com 00), XX é a coluna das incógnitas e BB a coluna dos termos independentes. A regra de leitura é “cada linha de AA deitada sobre a coluna XX reproduz o lado esquerdo da equação”. A matriz ampliada [A∣B][A \mid B] cola BB como última coluna de AA e é a forma em que o escalonamento se faz com menos escrita: as operações elementares agem nas linhas inteiras, inclusive na coluna de BB.

Nesta página a escrita matricial é só isso, uma notação. O que uma matriz é como objeto, como se multiplica e o que significa cada entrada de um produto estão na página de matrizes; o número que decide, a partir de AA, se o sistema é determinado (o determinante) e a fórmula que dá cada incógnita por uma razão de determinantes (a regra de Cramer) estão na página de determinantes. Mas a banca cobra a escrita por si mesma. Em 2014, o item D pediu “escreva, na forma matricial, um sistema linear que envolva as variáveis II, PP e AA”: com as duas frases do texto, I+P+A=500I + P + A = 500 e I−3P−A=0I - 3P - A = 0,

(1111−3−1)(IPA)=(5000).\begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & -1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} I \\ P \\ A \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 500 \\ 0 \end{pmatrix}.

Duas equações, duas linhas; três incógnitas, três colunas; a segunda frase, I=3P+AI = 3P + A, teve de ser arrumada como I−3P−A=0I - 3P - A = 0 antes de virar linha. E em 2022 o item tipo C deu quatro escritas matriciais do sistema da comunidade e pediu a certa: com i+e+a=300i + e + a = 300, e−2a=0e - 2a = 0 e −i+e=40-i + e = 40, a matriz tem linhas (1,1,1)(1, 1, 1), (0,1,−2)(0, 1, -2) e (−1,1,0)(-1, 1, 0) e coluna B=(300,0,40)B = (300, 0, 40). As outras três opções traziam os mesmos números embaralhados; quem lê cada linha como uma frase (“um ii, um ee, um aa dão 300”) elimina as erradas sem conta.

Determinado, indeterminado, impossível: contar informações, não equações

A loja de 2020 e o cerrado de 2017 têm a mesma pergunta por trás: quantas das equações são informação nova? O escalonamento responde sozinho, porque ele descobre as repetições e as contradições ao tentar eliminar.

Classificação pela forma escalonada

Escalone o sistema até o fim. Três coisas podem acontecer:

  • Cada incógnita ganha um pivô (tantas linhas úteis quantas incógnitas): o sistema é possível e determinado, solução única.
  • Aparece uma linha 0=00 = 0 (uma equação virou consequência das outras) e nenhuma contradição: o sistema é possível e indeterminado. Sobra ao menos uma incógnita sem pivô, a incógnita livre; as outras ficam expressas em função dela, e há infinitas soluções.
  • Aparece uma linha 0=k0 = k com k≠0k \neq 0 (as equações se contradizem): o sistema é impossível, nenhuma solução.

Uma equação que é soma, diferença ou múltiplo de outras é combinação linear delas e não acrescenta informação: acrescentá-la a um sistema não muda o conjunto solução; usá-la no lugar de uma equação independente deixa o sistema com uma informação a menos.

Três esquemas em perspectiva com três planos cada. No primeiro, três planos inclinados em direções diferentes cruzam-se num único ponto marcado em vermelho, rótulo possível e determinado. No segundo, três planos compartilham uma reta inteira, destacada em vermelho, rótulo possível e indeterminado. No terceiro, dois planos paralelos cortados por um terceiro, sem ponto comum aos três, rótulo impossível. Embaixo, a correspondência com a forma escalonada: três pivôs; linha 0 = 0; linha 0 = k.
Com três incógnitas, cada equação é um plano do espaço. Três planos podem cruzar-se num ponto, numa reta (infinitas soluções) ou em nada. O desenho é só um apoio: a decisão se toma na forma escalonada. Diagrama autoral.

O indeterminado disfarçado. O sistema de Junior e Alberto, 3x+2y=1603x + 2y = 160 e 2,25x+1,5y=1202{,}25x + 1{,}5y = 120, escalona-se em um passo: L2←L2−0,75L1L_2 \leftarrow L_2 - 0{,}75 L_1 dá 0=00 = 0. Sobrou uma equação para duas incógnitas: yy é livre, x=160−2y3x = \frac{160 - 2y}{3}, infinitas soluções. O disfarce estava no desconto: 0,750{,}75 vezes a primeira equação é a segunda, mas isso só aparece quando se faz a divisão. Antes de escalonar um sistema com “nn equações e nn incógnitas”, olhe se alguma linha é múltiplo de outra; na prova, o múltiplo costuma vir maquiado de porcentagem, de troca de unidade (litros numa equação, mililitros na outra) ou de “o mesmo pedido, numa segunda loja, com todos os preços dobrados”.

O impossível por contradição. Troque, no mesmo cenário, o pagamento de Junior por 130 reais com os 25 % de desconto: 2,25x+1,5y=1302{,}25x + 1{,}5y = 130. Então 0,75(3x+2y)=1300{,}75(3x + 2y) = 130 exige 3x+2y=173,33x + 2y = 173{,}3, e a primeira equação diz 160160. Linha 0=13,30 = 13{,}3: impossível. Nenhum par de preços satisfaz as duas compras; o texto se contradisse.

A quarta equação que não muda nada. Em 2025, a prova deu o sistema 3×33 \times 3 do circuito e acrescentou uma quarta equação, 2i1+5i2−5i3=12i_1 + 5i_2 - 5i_3 = 1, obtida somando a primeira com a segunda; o item 84 afirmou que o sistema de quatro equações tem a mesma solução que o de três. Certo: toda solução das duas primeiras satisfaz automaticamente a soma delas, e o sistema ampliado não exclui nem ganha solução nenhuma. É a regra das operações elementares julgada como afirmação. O inverso também se cobra: se a quarta equação fosse 2i1+5i2−5i3=22i_1 + 5i_2 - 5i_3 = 2 (a mesma combinação com outro termo independente), o sistema ficaria impossível, porque a soma das duas primeiras já obriga aquele lado esquerdo a valer 1.

Quando o sistema a julgar não está impresso. O caderno do PAS 3 de 2025 trouxe um item que supunha dois pares ordenados distintos, (a1,b1)(a_1, b_1) e (a2,b2)(a_2, b_2), soluções de um “sistema a seguir” com aa, bb e cc reais, e afirmava que ax+by=cax + by = c seria também uma equação da reta rr do texto-base (3x+4y=8003x + 4y = 800); o sistema a que o enunciado se referia não foi impresso, e o item foi anulado. Fica a ideia por trás dele, que é desta página: se dois pontos distintos (a1,b1)(a_1, b_1) e (a2,b2)(a_2, b_2) satisfazem a mesma equação linear ax+by=cax + by = c, então a reta dessa equação passa pelos dois, e, como dois pontos determinam uma reta, ela é a reta por eles. Duas soluções de uma equação linear em duas incógnitas são sempre dois pontos de uma mesma reta.

"Mais incógnitas do que equações" não é "impossível", e "mesmo número" não é "determinado"

Um sistema com duas equações e três incógnitas pode ser indeterminado (o orçamento da dengue: infinitas distribuições de II, PP e AA) ou impossível (se as duas equações se contradisserem); o que ele não pode ser é determinado. Um sistema com três equações e três incógnitas pode ser qualquer um dos três: determinado (o cerrado), indeterminado (se uma equação repetir as outras) ou impossível (se contradisser). O número de equações diz quantas frases há; o escalonamento diz quantas delas são informação. O item 81 de 2017 e o item 95 de 2020 vivem dessa confusão, em sentidos opostos.

Dois casos que merecem menção, sem desenvolvimento aqui. Um sistema homogêneo (todos os termos independentes iguais a zero) nunca é impossível: a solução (0,0,…,0)(0, 0, \ldots, 0) sempre serve, e a única pergunta é se há outras, o que o determinante decide, na página de determinantes. E a classificação pelos postos (número de pivôs de AA comparado com o de [A∣B][A \mid B]) é a mesma regra desta seção com outro vocabulário; o nome não é cobrado, a ideia é.

Tabelas como sistemas: cada linha é uma equação, cada coluna é uma incógnita

Uma tabela numérica é um sistema esperando por incógnitas. A conversão tem uma pergunta central: qual direção da tabela vira equação? A resposta vem do que se soma. Se os totais conhecidos estão por linha, cada linha é uma equação; se estão por coluna, cada coluna é.

À esquerda, a tabela das armas confiscadas: linhas revólver, pistola e carabina; colunas fibra de carbono, titânio e aço, com os valores 100, 200, 300; 100, 100, 700; 200, 300, 1 100 gramas. À direita dela, os totais por coluna, 8,8 t, 13,5 t e 43,3 t, e setas verticais indicando que cada coluna gera uma equação. À direita, o sistema 100r + 100p + 200c = 8 800 000, 200r + 100p + 300c = 13 500 000, 300r + 700p + 1 100c = 43 300 000, com as incógnitas r, p e c ao lado das linhas da tabela e a solução r = 42 000, p = 36 000, c = 5 000.
Na tabela das armas, os totais conhecidos são por material (coluna): cada coluna é uma equação e cada linha, uma incógnita. Na tabela dos aparelhos elétricos, os totais são por mês (linha), e a direção se inverte. Diagrama autoral.

Exemplo resolvido 7: as armas de Londres (PAS 2 2012, itens 108 e 109). A polícia reaproveitou revólveres, pistolas e carabinas e obteve 8,8 t de fibra de carbono, 13,5 t de titânio e 43,3 t de aço. A tabela dá, em gramas por arma: revólver, 100 de fibra, 200 de titânio, 300 de aço; pistola, 100, 100 e 700; carabina, 200, 300 e 1 100. O item 108 afirmou que sete carabinas rendem o mesmo aço que quatro revólveres e nove pistolas: 7⋅1 100=7 7007 \cdot 1\,100 = 7\,700 gramas contra 4⋅300+9⋅700=7 5004 \cdot 300 + 9 \cdot 700 = 7\,500. Errado, e é só leitura da tabela. O item 109 afirmou que foram confiscadas 36 mil pistolas. Aqui os totais conhecidos são por material, então cada coluna é uma equação, e as incógnitas são as quantidades rr, pp, cc de cada arma. Em gramas:

{100r+100p+200c=8 800 000200r+100p+300c=13 500 000300r+700p+1 100c=43 300 000\begin{cases} 100r + 100p + 200c = 8\,800\,000 \\ 200r + 100p + 300c = 13\,500\,000 \\ 300r + 700p + 1\,100c = 43\,300\,000 \end{cases}

Divida tudo por 100 (operação 2 em cada linha): r+p+2c=88 000r + p + 2c = 88\,000; 2r+p+3c=135 0002r + p + 3c = 135\,000; 3r+7p+11c=433 0003r + 7p + 11c = 433\,000. L2←L2−L1L_2 \leftarrow L_2 - L_1: r+c=47 000r + c = 47\,000. L3←L3−3L1L_3 \leftarrow L_3 - 3L_1: 4p+5c=169 0004p + 5c = 169\,000. Da primeira, p=88 000−r−2c=88 000−(47 000−c)−2c=41 000−cp = 88\,000 - r - 2c = 88\,000 - (47\,000 - c) - 2c = 41\,000 - c; na última, 4(41 000−c)+5c=169 0004(41\,000 - c) + 5c = 169\,000, c=5 000c = 5\,000; então r=42 000r = 42\,000 e p=36 000p = 36\,000. Certo. Conferência no titânio: 200⋅42 000+100⋅36 000+300⋅5 000=8,4+3,6+1,5=13,5200 \cdot 42\,000 + 100 \cdot 36\,000 + 300 \cdot 5\,000 = 8{,}4 + 3{,}6 + 1{,}5 = 13{,}5 milhões de gramas. As unidades decidiram a conta: toneladas viraram gramas antes da primeira linha.

Exemplo resolvido 8: os pacotes de café, arroz e açúcar (PAS 2 2013, item 107). A tabela registra pacotes comprados por mês: janeiro, 3 de café, 2 de arroz, 1 de açúcar; fevereiro, 2, 1 e 0; março, 2, 1 e 1. O item: se os preços não mudaram e o consumidor gastou 43, 22 e 27 reais nos três meses, então, segundo a afirmação a julgar, o café seria o mais barato dos três produtos, a 5 reais o pacote. Aqui os totais são por mês, isto é, por linha: com cc, aa e ss os preços, 3c+2a+s=433c + 2a + s = 43, 2c+a=222c + a = 22, 2c+a+s=272c + a + s = 27. A terceira menos a segunda dá s=5s = 5 na hora. Da segunda, a=22−2ca = 22 - 2c; na primeira, 3c+44−4c+5=433c + 44 - 4c + 5 = 43, c=6c = 6, a=10a = 10. Café 6, arroz 10, açúcar 5. O mais barato é o açúcar, e o café não custa 5: errado, duas vezes. Conferência em março: 12+10+5=2712 + 10 + 5 = 27. O item planta o 5 (que é um preço de verdade, o do açúcar) na frente da palavra “café”; quem resolve até o fim não cai.

Onde os sistemas lineares trabalham sem aparecer

A nota fiscal de uma compra com vários produtos é uma equação; várias notas com os mesmos produtos, um sistema que recupera os preços unitários. O balanceamento de uma equação química (na síntese da amônia, x N2+y H2→z NH3x\,\mathrm{N_2} + y\,\mathrm{H_2} \to z\,\mathrm{NH_3}, o nitrogênio dá 2x=z2x = z e o hidrogênio dá 2y=3z2y = 3z) é um sistema homogêneo nos coeficientes, uma equação por elemento, indeterminado de propósito: todas as proporções múltiplas servem, e escolhe-se a menor inteira (1,3,21, 3, 2). O receptor de GPS resolve, a cada segundo, um sistema em que as incógnitas são as três coordenadas e o erro do relógio, uma equação por satélite. A mistura de rações, a dieta hospitalar, a tabela de horários de uma escola e as correntes de um circuito são a mesma álgebra com outros nomes nas colunas.

Três pontos, uma parábola: o sistema escondido na função quadrática

Uma parábola y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c tem três coeficientes. Se ela passa por três pontos conhecidos, cada ponto dá uma equação linear em aa, bb e cc, porque xx e yy são números: o ponto (1,5)(1, 5) dá a+b+c=5a + b + c = 5; o ponto (3,7)(3, 7) dá 9a+3b+c=79a + 3b + c = 7. O que era quadrático em xx é linear nas incógnitas certas.

Plano cartesiano com os pontos (−1, 0), (0, 1) e (1, 0) marcados em vermelho e a parábola y = −x² + 1 passando por eles, com vértice em (0, 1). À direita, o painel: substituir cada ponto em y = ax² + bx + c dá a − b + c = 0, c = 1, a + b + c = 0; somando a primeira e a terceira, 2a + 2c = 0, a = −1; b = 0; abscissas distintas garantem solução única.
Cada ponto por onde a parábola passa é uma equação linear em aa, bb e cc. Três pontos com abscissas distintas determinam a parábola. Diagrama autoral.

Foi o bloco do PAS 2 de 2021. O texto deu três pontos distintos (x0,y0)(x_0, y_0), (x1,y1)(x_1, y_1), (x2,y2)(x_2, y_2), com x0<x1<x2x_0 < x_1 < x_2, e disse ser possível determinar aa, bb, cc com f(xi)=yif(x_i) = y_i. O item 58 afirmou que as constantes são a solução do sistema, nas variáveis XX, YY, ZZ,

{x02X+x0Y+Z=y0x12X+x1Y+Z=y1x22X+x2Y+Z=y2\begin{cases} x_0^2 X + x_0 Y + Z = y_0 \\ x_1^2 X + x_1 Y + Z = y_1 \\ x_2^2 X + x_2 Y + Z = y_2 \end{cases}

Certo: é exatamente axi2+bxi+c=yia x_i^2 + b x_i + c = y_i com (X,Y,Z)=(a,b,c)(X, Y, Z) = (a, b, c); o enunciado só trocou os nomes das incógnitas para ver se o candidato reconhecia a estrutura. O item 60, tipo C, deu os pontos (−1,0)(-1, 0), (0,1)(0, 1) e (1,0)(1, 0) e pediu ff entre −x2−1-x^2 - 1, −x2+1-x^2 + 1, x2−1x^2 - 1 e x2+1x^2 + 1. As equações: a−b+c=0a - b + c = 0, c=1c = 1, a+b+c=0a + b + c = 0. Somando a primeira com a terceira, 2a+2c=02a + 2c = 0, logo a=−1a = -1; subtraindo, −2b=0-2b = 0, b=0b = 0. f(x)=−x2+1f(x) = -x^2 + 1. Conferência: f(−1)=−1+1=0f(-1) = -1 + 1 = 0 e f(1)=0f(1) = 0; f(0)=1f(0) = 1. Por eliminação direta também sai: o ponto (0,1)(0, 1) obriga c=1c = 1, o que descarta duas opções, e f(1)=0f(1) = 0 decide entre as outras duas.

Por que três pontos bastam, e quando não bastam? Se duas abscissas coincidem (dois pontos na mesma vertical), as equações correspondentes têm os mesmos coeficientes e termos independentes diferentes: o sistema é impossível, e de fato nenhuma função passa por dois pontos de mesma abscissa. Com as três abscissas distintas, o sistema é sempre determinado; a prova disso é o determinante da matriz dos coeficientes, que o item 59 do mesmo bloco cobrou e que a página de determinantes desenvolve. Aqui basta o escalonamento: subtraindo a primeira equação das outras duas, o cc some, sobra um 2×22 \times 2 em aa e bb, e o fator (x1−x0)(x_1 - x_0) que aparece pode ser dividido porque não é zero.

Sistemas com parâmetro: quando k decide o tipo

Alguns itens deixam um coeficiente em aberto, uma letra kk (ou mm, ou CC), e perguntam para quais valores o sistema é determinado, indeterminado ou impossível. No caso 2×22 \times 2, a resposta é a comparação das razões da seção das duas retas; no 3×33 \times 3, é o escalonamento feito com kk dentro.

Plano cartesiano com a reta fixa x + 2y = 5 em azul e três posições da reta 2x + ky = 7 em laranja: com k = 1, inclinada, cruzando a azul num ponto marcado em vermelho; com k = 4, paralela à azul e separada dela, tracejada; com k = 4 e termo independente 10, sobreposta à azul, pontilhada. Painel à direita: k ≠ 4 determinado; k = 4 e c = 7 impossível; k = 4 e c = 10 indeterminado. A reta laranja gira em torno do ponto (3,5, 0), que não depende de k.
Em 2x+ky=72x + ky = 7, mudar kk gira a reta em torno do seu corte com o eixo xx. Só um valor de kk a deixa paralela a x+2y=5x + 2y = 5; nesse valor, o termo independente decide entre impossível e indeterminado. Diagrama autoral.

Exemplo resolvido 9. Para que valores de kk o sistema x+2y=5x + 2y = 5, 2x+ky=72x + ky = 7 é determinado, indeterminado ou impossível? Razões: a1a2=12\frac{a_1}{a_2} = \frac{1}{2} e b1b2=2k\frac{b_1}{b_2} = \frac{2}{k}. Elas são diferentes sempre que 2k≠12\frac{2}{k} \neq \frac{1}{2}, isto é, k≠4k \neq 4: determinado. Em k=4k = 4, a segunda equação é 2x+4y=72x + 4y = 7, e a primeira multiplicada por 2 é 2x+4y=102x + 4y = 10: lados esquerdos iguais, direitos diferentes, impossível. Não há valor de kk que torne o sistema indeterminado, porque para isso seria preciso também c1c2=57\frac{c_1}{c_2} = \frac{5}{7} igual a 12\frac{1}{2}, o que não acontece. Se o termo independente da segunda fosse 10, k=4k = 4 daria o indeterminado. Conferência pelo escalonamento: L2←L2−2L1L_2 \leftarrow L_2 - 2L_1 dá (k−4)y=−3(k - 4)y = -3; com k≠4k \neq 4, y=−3k−4y = \frac{-3}{k - 4} e o sistema é determinado; com k=4k = 4, a linha vira 0=−30 = -3.

Exemplo resolvido 10, com três incógnitas. x+y+z=6x + y + z = 6; x+2y+3z=14x + 2y + 3z = 14; 2x+3y+kz=202x + 3y + kz = 20. L2←L2−L1L_2 \leftarrow L_2 - L_1: y+2z=8y + 2z = 8. L3←L3−2L1L_3 \leftarrow L_3 - 2L_1: y+(k−2)z=8y + (k - 2)z = 8. L3←L3−L2L_3 \leftarrow L_3 - L_2: (k−4)z=0(k - 4)z = 0. Se k≠4k \neq 4: z=0z = 0, y=8y = 8, x=−2x = -2, determinado (conferência: −2+16+0=14-2 + 16 + 0 = 14 e −4+24+0=20-4 + 24 + 0 = 20). Se k=4k = 4: a linha é 0=00 = 0, zz fica livre, y=8−2zy = 8 - 2z, x=6−y−z=z−2x = 6 - y - z = z - 2, infinitas soluções, como (−2,8,0)(-2, 8, 0), (−1,6,1)(-1, 6, 1), (0,4,2)(0, 4, 2). Não há kk que torne este sistema impossível, porque o termo independente da linha final é 00 para qualquer kk; bastaria trocar o 2020 por 2121 para que k=4k = 4 desse 0=10 = 1.

O método geral para o parâmetro é um só: escalone com a letra, chegue à última linha na forma (expressa˜o em k) z=(nuˊmero ou expressa˜o em k)(\text{expressão em } k)\, z = (\text{número ou expressão em } k) e leia. Coeficiente diferente de zero: determinado. Coeficiente zero e lado direito zero: indeterminado. Coeficiente zero e lado direito diferente de zero: impossível. O item 98 de 2015 (“independentemente do valor positivo de CC, o sistema será sempre possível e determinado”) é essa leitura no depósito de carvão, e a página de determinantes a faz pelo caminho mais curto.

Como a banca pergunta

Os vinte e três itens reais desta página (vinte e um do PAS 2 e os dois de 2025 do PAS 3 que ela reusa) cabem em cinco formatos, com uma exceção que é só leitura de tabela (2012/108, E: sete carabinas não rendem o aço de quatro revólveres e nove pistolas).

  1. Montar e resolver, com um limiar na afirmação (tipo A). “Mais de 90 bilhões de barris” (2009/111, C; x=93x = 93); “o ferro consome 1,6 kWh” (2008/88, E; 1,51{,}5); “mais de 100 camundongos não melhoraram” (2016/59, C; 104); “o total de abacaxis passa de 10” (2023/12, C; 12); “i1i_1 é maior que 5” (2025/82, E; 3); “a prevenção passou de 73 mil” (2014/87, E; 60); “o preço da calça é 50 reais” (2020/96, C); e a variante com desigualdade, “pelo menos 40 % foram para internações” (2014/86, C; I≥200I \geq 200 de 500). O número falso fica perto do verdadeiro de propósito: resolva até o fim e compare.
  2. Julgar a montagem (tipo A). “x+y+z=700 000x + y + z = 700\,000” (2017/79, C); “3x+4y+5z=1663x + 4y + 5z = 166 é uma das equações” (2015/99, E, o total era 148); “as constantes são a solução do sistema xi2X+xiY+Z=yix_i^2 X + x_i Y + Z = y_i” (2021/58, C). Confira a equação afirmada contra o texto, frase por frase.
  3. Julgar a classificação (tipo A). “Não é possível determinar de maneira única” (2017/81, E); “é impossível determinar o preço” (2020/95, C); “os sistemas de três e de quatro equações têm a mesma solução” (2025/84, C). Escalone ou procure a proporção; conte informações, não equações.
  4. Comparar incógnitas depois de resolver (tipo A). “A campestre é o dobro da savânica” (2017/80, E); “indígenas eram menos que africanos” (2022/94, E; 96 contra 68); “ciclofosfamida mais numerosa que soro” (2016/58, E; 24 contra 36); “metade recebeu fosfoetanolamina” (2016/57, C; 60 de 120); “36 mil pistolas” (2012/109, C); “o café é o mais barato e custa 5” (2013/107, E, o açúcar é que custa 5).
  5. Múltipla escolha com números embaralhados (tipo C). O preço do caminhão entre 10, 11, 12 e 15 mil (2015/100, C); a função entre ±x2±1\pm x^2 \pm 1 (2021/60, B). As opções erradas são valores de outras incógnitas ou sinais trocados; resolva e, se der, elimine por uma condição simples (em 2021, c=1c = 1 derruba metade).

E o formato que a 3.ª etapa reserva ao assunto: o tipo B, resposta numérica de três dígitos. O enunciado manda calcular uma incógnita, ou uma soma de incógnitas, e às vezes multiplicar por 10 ou por 100 antes de marcar. O cuidado é duplo: a solução precisa ser exata (uma fração mal arredondada muda o dígito) e a instrução final (“despreze a parte fracionária”) só se aplica depois de todas as operações.

Os erros que mais derrubam

  • Multiplicar só um lado da equação ao preparar a adição. Toda a equação, os dois membros.
  • Somar quando era para subtrair. O cancelamento exige coeficientes opostos; coeficientes iguais pedem subtração.
  • Aplicar a combinação de linhas a dois termos e esquecer o terceiro (ou o termo independente). Escreva L2←L2−2L1L_2 \leftarrow L_2 - 2L_1 ao lado e percorra os quatro números.
  • Perder uma equação. Com três incógnitas, três equações independentes; quem usa só duas acha um “resultado” que não é a solução. Confira numa equação que não entrou no fecho.
  • Confundir indeterminado com impossível. 0=00 = 0 é indeterminado (infinitas soluções); 0=k≠00 = k \neq 0 é impossível (nenhuma). Os dois têm nomes diferentes porque são respostas diferentes.
  • “Mais incógnitas que equações, logo impossível.” Não: indeterminado ou impossível, nunca determinado. E “nn equações, nn incógnitas” pode ser qualquer dos três.
  • Não ver a proporção entre linhas. Desconto percentual, unidade trocada ou preços dobrados escondem uma equação que é múltiplo de outra.
  • Inverter “A é o dobro de B”. A=2BA = 2B. Teste com números.
  • Esquecer a unidade. Bilhões numa equação e unidades na outra; toneladas na tabela e gramas no total. Escolha a unidade antes da primeira linha.
  • Ler a tabela na direção errada. Os totais conhecidos dizem se a equação é a linha ou a coluna.
  • Julgar um 3×3 por estimativa. O limiar da banca fica perto do valor certo (1,6 contra 1,5; 5 contra 3).
  • Terminar sem conferir. Substituir a solução nas equações originais custa dez segundos e descobre todo erro de sinal.

O essencial em meia página

  • Equação linear: incógnitas só na primeira potência, sem produtos entre elas; sozinha tem infinitas soluções. Solução do sistema: satisfaz todas as equações; confere-se por substituição.
  • 2×2: substituição (isolar e trocar) ou adição (igualar coeficientes e somar/subtrair). Geometria: duas retas. a1a2≠b1b2\frac{a_1}{a_2} \neq \frac{b_1}{b_2} determinado; a1a2=b1b2=c1c2\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} = \frac{c_1}{c_2} indeterminado (coincidentes); a1a2=b1b2≠c1c2\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} \neq \frac{c_1}{c_2} impossível (paralelas).
  • Escalonamento: operações elementares (trocar linhas; multiplicar linha por número não nulo; Li←Li+kLjL_i \leftarrow L_i + kL_j) não mudam as soluções. Eliminar xx das linhas de baixo, depois yy, até a escada; substituição regressiva de baixo para cima; conferir numa equação original.
  • Classificação pela escada: pivô em toda incógnita → SPD; linha 0=00 = 0 → SPI (incógnita livre); linha 0=k≠00 = k \neq 0 → SI. Combinação linear de equações não acrescenta informação (2025/84); equação proporcional disfarçada tira (2020/95).
  • Montar: incógnitas com unidade e ordem fixa; cada frase uma equação; “A é o dobro de B” é A=2BA = 2B; desconto é fator; devolução é sinal negativo; conte as frases independentes.
  • Tabela: os totais conhecidos dizem a direção; cada total vira uma equação; as unidades da tabela e do total têm de coincidir.
  • A⋅X=BA \cdot X = B: linha = equação, coluna = incógnita, ausente = 0; notação aqui, operações nas páginas de matrizes e determinantes.
  • Parábola por três pontos: cada ponto dá axi2+bxi+c=yia x_i^2 + b x_i + c = y_i, linear em aa, bb, cc; abscissas distintas → solução única; (0,y0)(0, y_0) dá cc sem conta.
  • Parâmetro: escalone com kk e leia a última linha: coeficiente ≠0\neq 0 determinado; 0=00 = 0 indeterminado; 0=k≠00 = k \neq 0 impossível. No 2×22 \times 2, compare as razões.
  • Prova: limiar perto do valor (resolva até o fim); montagem (confira contra o texto); classificação (conte informações); tipo C (elimine por uma condição simples); tipo B (exato, depois a instrução de arredondar).

Exercícios temporariamente indisponíveis

Não foi possível consultar o banco de questões. O conteúdo da aula continua disponível.

Flashcards temporariamente indisponíveis

Não foi possível consultar os cartões de revisão.

Métodos de solução de um sistema linear
Portal da Matemática OBMEP · 14:19
Introdução. O professor Vander Martins (Portal da Matemática, IMPA/OBMEP, 3.º ano) resolve sistemas “utilizando o método da soma e o método da substituição”: é a seção “Duas equações, duas incógnitas: substituir ou somar” desta página, com a mesma escolha de método pela forma das equações e a conferência final do par encontrado.
Escalonamento
Portal da Matemática OBMEP · 13:10
Aprofundamento. Na mesma série, a aula “introduz a representação matricial de um sistema” e, com ela, “o método de resolução conhecido como Eliminação Gaussiana ou Escalonamento”: são as seções “Três incógnitas: o escalonamento, degrau por degrau” e “A·X = B: o mesmo sistema em outra escrita”, com as operações elementares e a matriz ampliada que esta página usa.
Classificação de sistemas lineares
Portal da Matemática OBMEP · 9:39
Classificação. A aula “apresenta uma classificação dos sistemas lineares” e “o conceito de solução geral de um sistema” (a incógnita livre do caso indeterminado): é a seção “Determinado, indeterminado, impossível: contar informações, não equações”, com a leitura da forma escalonada que decide os itens 2017/81 e 2020/95 do PAS 2.
Exercícios sobre escalonamento
Portal da Matemática OBMEP · 9:35
Resolução. Aula em que se fixa “o algoritmo de escalonamento através da resolução de exercícios”: treino direto dos exemplos resolvidos 4, 5 e 6 desta página (o 3×3 autoral, o depósito de carvão de 2015 e o consumo dos aparelhos de 2008), com a substituição regressiva e a conferência fora do caminho.
Discussão de Sistemas Lineares com Parâmetros | SPD, SPI e SI explicados
Calcula rápido - Renan Marcel · 11:03
Aplicação. O vídeo mostra “passo a passo como identificar as condições que fazem um sistema ser possível e determinado (SPD), possível e indeterminado (SPI)” ou impossível a partir dos parâmetros: é a seção “Sistemas com parâmetro: quando k decide o tipo”, com a última linha do escalonamento lida em função de k.
Rota PAS 3
Matrizes e sistemas: a álgebra que liga circuitos · PAS 3

Fontes desta página

Os materiais abaixo contribuíram para a explicação e os exemplos deste assunto.

  • Rota PAS 3 — Matrizes e sistemas: a álgebra que liga circuitos · Antes de começar (ideias 2 e 3); Matrizes: a tabela que opera (texto-base dos aparelhos elétricos de 2008 e o item 88); Sistemas lineares: três equações resolvidas juntas (conceito, classificação, forma matricial; itens 2017/79–81, 2015/99–100, 2014/86–87, 2022/94, 2023/12, 2016/57–59, 2009/111; armadilha das equações proporcionais); Do circuito ao sistema (só a resolução algébrica do sistema (*) de 2025); Leia como na prova (itens 2025/82 e 84); Como a banca cobra (histórico do PAS 2: 2013/107, 2012/109, 2020/95–96, 2021/58); Resolvidos (escalonar e julgar limiar); Banco de treino T10–T16 e T20–T22

    Recorte por assunto: equação linear, sistemas 2×2 e 3×3, escalonamento, classificação, montagem a partir de texto e tabela, parâmetro e parábola por três pontos. Fora: matrizes como objeto e produto (matematica/matrizes), determinantes, Cramer e sistemas homogêneos com det (matematica/determinantes), a física do circuito (fisica/leis-de-kirchhoff), transformações do plano. O capítulo foi fonte de fatos, de recorte e de itens reais; abertura, exemplos, números, figuras e ordem desta página são próprios. Correção feita no livro em 4/10/2026: o caderno do PAS 2 de 2016 traz os números 57, 58 e 59 impressos (conferido na imagem); só a extração de texto os perdeu — o livro dizia que o caderno 'saiu sem os números dos itens'.

  • Rota PAS 2 — Trigonometria: do triângulo ao fenômeno periódico · Item PAS 2 2022/102 (ponto comum às retas x + y = 1 e 2x + 3y = 6), usado só como exemplo de sistema 2×2 resolvido de passagem

    O capítulo de Matemática 1 do PAS 2 é de trigonometria; os itens de sistemas lineares da 2.ª etapa estão reproduzidos no p2-mat.tex do PAS 3, de onde foram tomados.

  • Mapa de itens de Matemática do PAS 3 (p1-mat a p4-mat + grep nas três classificações) · Itens marcados SL: PAS 2 2008/88, 2017/79–81, 2015/99–100, 2014/86–87, 2022/94, 2023/12, 2016/57–59, 2009/111, 2012/108–109, 2020/95–96, 2021/58, 2013/107; reusos por GUID de 2025/82 e 2025/84 (leis-de-kirchhoff); 2025/25 anulado só na teoria

    Mapa vinculante; o item 2021/60 (parábola por três pontos com números, tipo C) não constava do mapa e foi acrescentado aqui por pertencer ao mesmo texto-base de 2021/58.

  • Cadernos e gabaritos oficiais do PAS/UnB (Cespe/Cebraspe) · PAS 2: 2008 (itens 87 a 89), 2009 (itens 110 a 112), 2012 (itens 108 a 110), 2013 (itens 106 a 108), 2014 (itens 86 a 88), 2015 (itens 98 a 100), 2016 (itens 57 a 59), 2017 (itens 79 a 81, caderno cifrado decodificado), 2020 Parte 2 (itens 95 e 96), 2021 Parte 2 (itens 58 a 60), 2022 (itens 93 e 94), 2023 (item 12); PAS 3: 2025 (itens 25, 82 e 84)

    Itens reproduzidos verbatim; gabaritos lidos nos GAB oficiais (2008/88 E, 2009/111 C, 2012/108 E, 2012/109 C, 2013/107 E, 2014/86 C, 2014/87 E, 2015/99 E, 2015/100 C, 2016/57 C, 2016/58 E, 2016/59 C, 2017/79 C, 2017/80 E, 2017/81 E, 2020/95 C, 2020/96 C, 2021/58 C, 2021/60 B, 2022/94 E, 2023/12 C) e conferidos em classificacao-pas2/AAAA.json.

  • Cadernos em PDF (tabelas, matrizes e sistemas impressos) · 2008-PAS2 p. 13 do PDF: tabela das horas (abril 8, 5, 10 e 18 kWh; maio 4, 10, 15 e 17; junho 2, 0, 10 e 5) e as colunas X e B; 2009-PAS2 p. 17: sistema matricial do item 110 e figura das duas retas do item 112; 2012-PAS2 p. 20: tabela das armas (revólver 100, 200, 300; pistola 100, 100, 700; carabina 200, 300, 1 100 gramas); 2013-PAS2 p. 16: tabela dos pacotes (3, 2, 1; 2, 1, 0; 2, 1, 1) e a coluna B dos preços; 2014-PAS2 p. 15; 2015-PAS2 p. 18; 2016-PAS2 p. 10 (itens numerados 57, 58 e 59); 2017-PAS2 p. 12; 2020-PAS2 Parte 2 p. 9; 2021-PAS2 Parte 2 p. 5 (sistema x₀²X + x₀Y + Z = y₀ etc. e a matriz do item 59); 2022-PAS2 p. 12 (as quatro matrizes do item 93); 2023-PAS2 p. 5; 2025-PAS3 p. 5 (item 25, sistema não impresso)

    Páginas abertas a 200 dpi; todas as tabelas, matrizes e números usados na teoria e nas questões foram lidos na imagem.