Método de Cramer (Determinantes)
Hasta ahora hemos usado trucos algebraicos. El método de Cramer es diferente: es una fórmula mágica. Si organizas los números en una matriz y calculas sus "determinantes", la respuesta aparece automáticamente sin tener que despejar nada. Es ideal para programar computadoras o para quienes prefieren la aritmética sobre el álgebra.
🎯 ¿Qué vas a aprender?
Qué es un determinante de 2×2 y cómo calcularlo.
La Regla de Cramer para encontrar x x x y y y y .
Cómo detectar sistemas sin solución o infinitas soluciones usando el determinante principal.
Aplicar la fórmula mecánicamente.
🧮 El Determinante 2×2
Un determinante es un número especial asociado a un cuadrado de números. Se calcula multiplicando en cruz y restando.
Det = ∣ a b c d ∣ = ( a ⋅ d ) − ( c ⋅ b ) \text{Det} = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} = (a \cdot d) - (c \cdot b) Det = a c b d = ( a ⋅ d ) − ( c ⋅ b )
Ejemplo:
∣ 3 2 1 5 ∣ = ( 3 ⋅ 5 ) − ( 1 ⋅ 2 ) = 15 − 2 = 13 \begin{vmatrix} 3 & 2 \\ 1 & 5 \end{vmatrix} = (3 \cdot 5) - (1 \cdot 2) = 15 - 2 = 13 3 1 2 5 = ( 3 ⋅ 5 ) − ( 1 ⋅ 2 ) = 15 − 2 = 13
📐 La Regla de Cramer
Dado el sistema:
{ a x + b y = e c x + d y = f \left\{
\begin{array}{ll}
ax + by = e \\
cx + dy = f
\end{array}
\right. { a x + b y = e c x + d y = f
Necesitamos calcular 3 determinantes:
Determinante del Sistema (Δ S \Delta_S Δ S ): Solo con los coeficientes de x x x y y y y .
Δ S = ∣ a b c d ∣ \Delta_S = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} Δ S = a c b d
Determinante de X (Δ x \Delta_x Δ x ): Cambiamos la columna de las x x x por los resultados (e , f e, f e , f ).
Δ x = ∣ e b f d ∣ \Delta_x = \begin{vmatrix} e & b \\ f & d \end{vmatrix} Δ x = e f b d
Determinante de Y (Δ y \Delta_y Δ y ): Cambiamos la columna de las y y y por los resultados.
Δ y = ∣ a e c f ∣ \Delta_y = \begin{vmatrix} a & e \\ c & f \end{vmatrix} Δ y = a c e f
Solución:
x = Δ x Δ S , y = Δ y Δ S x = \frac{\Delta_x}{\Delta_S}, \quad y = \frac{\Delta_y}{\Delta_S} x = Δ S Δ x , y = Δ S Δ y
⚙️ Ejemplos Resueltos
Ejemplo 1: Cálculo Directo
Resolver:
{ 2 x + 3 y = 7 x − y = 1 \left\{
\begin{array}{ll}
2x + 3y = 7 \\
x - y = 1
\end{array}
\right. { 2 x + 3 y = 7 x − y = 1
Paso 1: Determinante del Sistema (Δ S \Delta_S Δ S )
Δ S = ∣ 2 3 1 − 1 ∣ = ( 2 ) ( − 1 ) − ( 1 ) ( 3 ) = − 2 − 3 = − 5 \Delta_S = \begin{vmatrix} 2 & 3 \\ 1 & -1 \end{vmatrix} = (2)(-1) - (1)(3) = -2 - 3 = -5 Δ S = 2 1 3 − 1 = ( 2 ) ( − 1 ) − ( 1 ) ( 3 ) = − 2 − 3 = − 5
Paso 2: Determinante de X (Δ x \Delta_x Δ x )
Reemplazamos columna x x x (2 , 1 2, 1 2 , 1 ) por resultados (7 , 1 7, 1 7 , 1 ).
Δ x = ∣ 7 3 1 − 1 ∣ = ( 7 ) ( − 1 ) − ( 1 ) ( 3 ) = − 7 − 3 = − 10 \Delta_x = \begin{vmatrix} 7 & 3 \\ 1 & -1 \end{vmatrix} = (7)(-1) - (1)(3) = -7 - 3 = -10 Δ x = 7 1 3 − 1 = ( 7 ) ( − 1 ) − ( 1 ) ( 3 ) = − 7 − 3 = − 10
Paso 3: Determinante de Y (Δ y \Delta_y Δ y )
Reemplazamos columna y y y (3 , − 1 3, -1 3 , − 1 ) por resultados (7 , 1 7, 1 7 , 1 ).
Δ y = ∣ 2 7 1 1 ∣ = ( 2 ) ( 1 ) − ( 1 ) ( 7 ) = 2 − 7 = − 5 \Delta_y = \begin{vmatrix} 2 & 7 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} = (2)(1) - (1)(7) = 2 - 7 = -5 Δ y = 2 1 7 1 = ( 2 ) ( 1 ) − ( 1 ) ( 7 ) = 2 − 7 = − 5
Paso 4: Solución
x = − 10 − 5 = 2 x = \frac{-10}{-5} = 2 x = − 5 − 10 = 2
y = − 5 − 5 = 1 y = \frac{-5}{-5} = 1 y = − 5 − 5 = 1
Resultado:
x = 2 , y = 1 \boxed{x = 2, \quad y = 1} x = 2 , y = 1
Ejemplo 2: Números Grandes
Resolver:
{ 3 x + 2 y = 12 5 x − 3 y = 1 \left\{
\begin{array}{ll}
3x + 2y = 12 \\
5x - 3y = 1
\end{array}
\right. { 3 x + 2 y = 12 5 x − 3 y = 1
Calculamos:
Δ S = ∣ 3 2 5 − 3 ∣ = − 9 − 10 = − 19 \Delta_S = \begin{vmatrix} 3 & 2 \\ 5 & -3 \end{vmatrix} = -9 - 10 = -19 Δ S = 3 5 2 − 3 = − 9 − 10 = − 19
Δ x = ∣ 12 2 1 − 3 ∣ = − 36 − 2 = − 38 \Delta_x = \begin{vmatrix} 12 & 2 \\ 1 & -3 \end{vmatrix} = -36 - 2 = -38 Δ x = 12 1 2 − 3 = − 36 − 2 = − 38
Δ y = ∣ 3 12 5 1 ∣ = 3 − 60 = − 57 \Delta_y = \begin{vmatrix} 3 & 12 \\ 5 & 1 \end{vmatrix} = 3 - 60 = -57 Δ y = 3 5 12 1 = 3 − 60 = − 57
Dividimos:
x = − 38 − 19 = 2 x = \frac{-38}{-19} = 2 x = − 19 − 38 = 2
y = − 57 − 19 = 3 y = \frac{-57}{-19} = 3 y = − 19 − 57 = 3
Resultado:
x = 2 , y = 3 \boxed{x = 2, \quad y = 3} x = 2 , y = 3
Ejemplo 3: Sistema Imposible (Δ S = 0 \Delta_S = 0 Δ S = 0 )
Resolver:
{ 2 x + 4 y = 6 x + 2 y = 5 \left\{
\begin{array}{ll}
2x + 4y = 6 \\
x + 2y = 5
\end{array}
\right. { 2 x + 4 y = 6 x + 2 y = 5
Calculamos Δ S \Delta_S Δ S :
Δ S = ∣ 2 4 1 2 ∣ = 4 − 4 = 0 \Delta_S = \begin{vmatrix} 2 & 4 \\ 1 & 2 \end{vmatrix} = 4 - 4 = 0 Δ S = 2 1 4 2 = 4 − 4 = 0
Como no se puede dividir por cero, el sistema no tiene solución única .
Calculamos Δ x \Delta_x Δ x :
Δ x = ∣ 6 4 5 2 ∣ = 12 − 20 = − 8 \Delta_x = \begin{vmatrix} 6 & 4 \\ 5 & 2 \end{vmatrix} = 12 - 20 = -8 Δ x = 6 5 4 2 = 12 − 20 = − 8
Como Δ S = 0 \Delta_S = 0 Δ S = 0 pero Δ x ≠ 0 \Delta_x \neq 0 Δ x = 0 :
Resultado:
Sin Soluci o ˊ n \boxed{\text{Sin Solución}} Sin Soluci o ˊ n
Ejemplo 4: Sistema Indeterminado (Δ S = Δ x = 0 \Delta_S = \Delta_x = 0 Δ S = Δ x = 0 )
Resolver:
{ x + y = 2 2 x + 2 y = 4 \left\{
\begin{array}{ll}
x + y = 2 \\
2x + 2y = 4
\end{array}
\right. { x + y = 2 2 x + 2 y = 4
Cálculos:
Δ S = ∣ 1 1 2 2 ∣ = 2 − 2 = 0 \Delta_S = \begin{vmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 2 \end{vmatrix} = 2 - 2 = 0 Δ S = 1 2 1 2 = 2 − 2 = 0
Δ x = ∣ 2 1 4 2 ∣ = 4 − 4 = 0 \Delta_x = \begin{vmatrix} 2 & 1 \\ 4 & 2 \end{vmatrix} = 4 - 4 = 0 Δ x = 2 4 1 2 = 4 − 4 = 0
Todo es cero:
Resultado:
Infinitas soluciones \boxed{\text{Infinitas soluciones}} Infinitas soluciones
📝 Ejercicios de Práctica
Ejercicio 1
Calcula ∣ 5 3 2 4 ∣ \begin{vmatrix} 5 & 3 \\ 2 & 4 \end{vmatrix} 5 2 3 4 .
Ver solución
( 5 ) ( 4 ) − ( 2 ) ( 3 ) = 20 − 6 (5)(4) - (2)(3) = 20 - 6 ( 5 ) ( 4 ) − ( 2 ) ( 3 ) = 20 − 6 .
Resultado: 14 \boxed{14} 14
Ejercicio 2
Calcula ∣ − 2 5 3 − 1 ∣ \begin{vmatrix} -2 & 5 \\ 3 & -1 \end{vmatrix} − 2 3 5 − 1 .
Ver solución
( − 2 ) ( − 1 ) − ( 3 ) ( 5 ) = 2 − 15 (-2)(-1) - (3)(5) = 2 - 15 ( − 2 ) ( − 1 ) − ( 3 ) ( 5 ) = 2 − 15 .
Resultado: − 13 \boxed{-13} − 13
Ejercicio 3
Resuelve: { x + y = 5 2 x − y = 4 \begin{cases} x + y = 5 \\ 2x - y = 4 \end{cases} { x + y = 5 2 x − y = 4
Ver solución
Δ S = − 3 \Delta_S = -3 Δ S = − 3 , Δ x = − 9 \Delta_x = -9 Δ x = − 9 , Δ y = − 6 \Delta_y = -6 Δ y = − 6 .
x = 3 , y = 2 x = 3, y = 2 x = 3 , y = 2 .
Resultado: ( 3 , 2 ) \boxed{(3, 2)} ( 3 , 2 )
Ejercicio 4
Resuelve: { 3 x + 2 y = 11 x − y = 2 \begin{cases} 3x + 2y = 11 \\ x - y = 2 \end{cases} { 3 x + 2 y = 11 x − y = 2
Ver solución
Δ S = − 5 \Delta_S = -5 Δ S = − 5 , Δ x = − 15 \Delta_x = -15 Δ x = − 15 , Δ y = − 5 \Delta_y = -5 Δ y = − 5 .
x = 3 , y = 1 x = 3, y = 1 x = 3 , y = 1 .
Resultado: ( 3 , 1 ) \boxed{(3, 1)} ( 3 , 1 )
Ejercicio 5
Resuelve: { 2 x + 3 y = 8 3 x + y = 5 \begin{cases} 2x + 3y = 8 \\ 3x + y = 5 \end{cases} { 2 x + 3 y = 8 3 x + y = 5
Ver solución
Δ S = − 7 \Delta_S = -7 Δ S = − 7 , Δ x = − 7 \Delta_x = -7 Δ x = − 7 , Δ y = − 14 \Delta_y = -14 Δ y = − 14 .
x = 1 , y = 2 x = 1, y = 2 x = 1 , y = 2 .
Resultado: ( 1 , 2 ) \boxed{(1, 2)} ( 1 , 2 )
Ejercicio 6
Resuelve: { 5 x − y = 9 2 x + 3 y = 7 \begin{cases} 5x - y = 9 \\ 2x + 3y = 7 \end{cases} { 5 x − y = 9 2 x + 3 y = 7
Ver solución
Δ S = 17 \Delta_S = 17 Δ S = 17 , Δ x = 34 \Delta_x = 34 Δ x = 34 , Δ y = 17 \Delta_y = 17 Δ y = 17 .
x = 2 , y = 1 x = 2, y = 1 x = 2 , y = 1 .
Resultado: ( 2 , 1 ) \boxed{(2, 1)} ( 2 , 1 )
Ejercicio 7
Si Δ S = 10 \Delta_S = 10 Δ S = 10 , Δ x = 20 \Delta_x = 20 Δ x = 20 y Δ y = 50 \Delta_y = 50 Δ y = 50 , halla la solución.
Ver solución
x = 20 / 10 = 2 x = 20/10 = 2 x = 20/10 = 2 .
y = 50 / 10 = 5 y = 50/10 = 5 y = 50/10 = 5 .
Resultado: ( 2 , 5 ) \boxed{(2, 5)} ( 2 , 5 )
Ejercicio 8
¿Qué pasa si Δ S = 0 \Delta_S = 0 Δ S = 0 y Δ x = 5 \Delta_x = 5 Δ x = 5 ?
Ver solución
División por cero con numerador distinto de cero.
Resultado: Sin Soluci o ˊ n \boxed{\text{Sin Solución}} Sin Soluci o ˊ n
Ejercicio 9
Resuelve: { x = 2 y + 10 y = 2 x − 14 \begin{cases} x = 2y + 10 \\ y = 2x - 14 \end{cases} { x = 2 y + 10 y = 2 x − 14 (Ordena primero)
Ver solución
x − 2 y = 10 x - 2y = 10 x − 2 y = 10 y − 2 x + y = − 14 -2x + y = -14 − 2 x + y = − 14 .
Δ S = − 3 \Delta_S = -3 Δ S = − 3 , Δ x = − 18 \Delta_x = -18 Δ x = − 18 , Δ y = 6 \Delta_y = 6 Δ y = 6 .
x = 6 , y = − 2 x = 6, y = -2 x = 6 , y = − 2 .
Resultado: ( 6 , − 2 ) \boxed{(6, -2)} ( 6 , − 2 )
Ejercicio 10
Resuelve: { 4 x + 3 y = 2 2 x + 5 y = − 6 \begin{cases} 4x + 3y = 2 \\ 2x + 5y = -6 \end{cases} { 4 x + 3 y = 2 2 x + 5 y = − 6
Ver solución
Δ S = 14 \Delta_S = 14 Δ S = 14 , Δ x = 28 \Delta_x = 28 Δ x = 28 , Δ y = − 28 \Delta_y = -28 Δ y = − 28 .
x = 2 , y = − 2 x = 2, y = -2 x = 2 , y = − 2 .
Resultado: ( 2 , − 2 ) \boxed{(2, -2)} ( 2 , − 2 )
🔑 Resumen
Conclusión: Cramer es un método mecánico y seguro. Si no te gusta pensar en qué multiplicar o cómo despejar, Cramer es tu mejor amigo. Solo ten cuidado con los signos al restar en el determinante.