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Lección

Método de Cramer (Determinantes)

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 xx y yy.
  • 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=abcd=(ad)(cb)\text{Det} = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} = (a \cdot d) - (c \cdot b)

Ejemplo:

3215=(35)(12)=152=13\begin{vmatrix} 3 & 2 \\ 1 & 5 \end{vmatrix} = (3 \cdot 5) - (1 \cdot 2) = 15 - 2 = 13

📐 La Regla de Cramer

Dado el sistema:

{ax+by=ecx+dy=f\left\{ \begin{array}{ll} ax + by = e \\ cx + dy = f \end{array} \right.

Necesitamos calcular 3 determinantes:

  1. Determinante del Sistema (ΔS\Delta_S): Solo con los coeficientes de xx y yy.

    ΔS=abcd\Delta_S = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix}
  2. Determinante de X (Δx\Delta_x): Cambiamos la columna de las xx por los resultados (e,fe, f).

    Δx=ebfd\Delta_x = \begin{vmatrix} e & b \\ f & d \end{vmatrix}
  3. Determinante de Y (Δy\Delta_y): Cambiamos la columna de las yy por los resultados.

    Δy=aecf\Delta_y = \begin{vmatrix} a & e \\ c & f \end{vmatrix}

Solución:

x=ΔxΔS,y=ΔyΔSx = \frac{\Delta_x}{\Delta_S}, \quad y = \frac{\Delta_y}{\Delta_S}

⚙️ Ejemplos Resueltos

Ejemplo 1: Cálculo Directo

Resolver:

{2x+3y=7xy=1\left\{ \begin{array}{ll} 2x + 3y = 7 \\ x - y = 1 \end{array} \right.

Paso 1: Determinante del Sistema (ΔS\Delta_S)

ΔS=2311=(2)(1)(1)(3)=23=5\Delta_S = \begin{vmatrix} 2 & 3 \\ 1 & -1 \end{vmatrix} = (2)(-1) - (1)(3) = -2 - 3 = -5

Paso 2: Determinante de X (Δx\Delta_x)
Reemplazamos columna xx (2,12, 1) por resultados (7,17, 1).

Δx=7311=(7)(1)(1)(3)=73=10\Delta_x = \begin{vmatrix} 7 & 3 \\ 1 & -1 \end{vmatrix} = (7)(-1) - (1)(3) = -7 - 3 = -10

Paso 3: Determinante de Y (Δy\Delta_y)
Reemplazamos columna yy (3,13, -1) por resultados (7,17, 1).

Δy=2711=(2)(1)(1)(7)=27=5\Delta_y = \begin{vmatrix} 2 & 7 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} = (2)(1) - (1)(7) = 2 - 7 = -5

Paso 4: Solución

x=105=2x = \frac{-10}{-5} = 2 y=55=1y = \frac{-5}{-5} = 1

Resultado:

x=2,y=1\boxed{x = 2, \quad y = 1}

Solución gráfica Ejemplo 1


Ejemplo 2: Números Grandes

Resolver:

{3x+2y=125x3y=1\left\{ \begin{array}{ll} 3x + 2y = 12 \\ 5x - 3y = 1 \end{array} \right.

Calculamos:

ΔS=3253=910=19\Delta_S = \begin{vmatrix} 3 & 2 \\ 5 & -3 \end{vmatrix} = -9 - 10 = -19 Δx=12213=362=38\Delta_x = \begin{vmatrix} 12 & 2 \\ 1 & -3 \end{vmatrix} = -36 - 2 = -38 Δy=31251=360=57\Delta_y = \begin{vmatrix} 3 & 12 \\ 5 & 1 \end{vmatrix} = 3 - 60 = -57

Dividimos:

x=3819=2x = \frac{-38}{-19} = 2 y=5719=3y = \frac{-57}{-19} = 3

Resultado:

x=2,y=3\boxed{x = 2, \quad y = 3}

Solución gráfica Ejemplo 2


Ejemplo 3: Sistema Imposible (ΔS=0\Delta_S = 0)

Resolver:

{2x+4y=6x+2y=5\left\{ \begin{array}{ll} 2x + 4y = 6 \\ x + 2y = 5 \end{array} \right.

Calculamos ΔS\Delta_S:

ΔS=2412=44=0\Delta_S = \begin{vmatrix} 2 & 4 \\ 1 & 2 \end{vmatrix} = 4 - 4 = 0

Como no se puede dividir por cero, el sistema no tiene solución única.
Calculamos Δx\Delta_x:

Δx=6452=1220=8\Delta_x = \begin{vmatrix} 6 & 4 \\ 5 & 2 \end{vmatrix} = 12 - 20 = -8

Como ΔS=0\Delta_S = 0 pero Δx0\Delta_x \neq 0:

Resultado:

Sin Solucioˊn\boxed{\text{Sin Solución}}

Solución gráfica Ejemplo 3 (Paralelas)


Ejemplo 4: Sistema Indeterminado (ΔS=Δx=0\Delta_S = \Delta_x = 0)

Resolver:

{x+y=22x+2y=4\left\{ \begin{array}{ll} x + y = 2 \\ 2x + 2y = 4 \end{array} \right.

Cálculos:

ΔS=1122=22=0\Delta_S = \begin{vmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 2 \end{vmatrix} = 2 - 2 = 0 Δx=2142=44=0\Delta_x = \begin{vmatrix} 2 & 1 \\ 4 & 2 \end{vmatrix} = 4 - 4 = 0

Todo es cero:

Resultado:

Infinitas soluciones\boxed{\text{Infinitas soluciones}}

Solución gráfica Ejemplo 4 (Coincidentes)


📝 Ejercicios de Práctica

Ejercicio 1

Calcula 5324\begin{vmatrix} 5 & 3 \\ 2 & 4 \end{vmatrix}.

Ver solución

(5)(4)(2)(3)=206(5)(4) - (2)(3) = 20 - 6.
Resultado: 14\boxed{14}


Ejercicio 2

Calcula 2531\begin{vmatrix} -2 & 5 \\ 3 & -1 \end{vmatrix}.

Ver solución

(2)(1)(3)(5)=215(-2)(-1) - (3)(5) = 2 - 15.
Resultado: 13\boxed{-13}


Ejercicio 3

Resuelve: {x+y=52xy=4\begin{cases} x + y = 5 \\ 2x - y = 4 \end{cases}

Ver solución

ΔS=3\Delta_S = -3, Δx=9\Delta_x = -9, Δy=6\Delta_y = -6.
x=3,y=2x = 3, y = 2.
Resultado: (3,2)\boxed{(3, 2)}


Ejercicio 4

Resuelve: {3x+2y=11xy=2\begin{cases} 3x + 2y = 11 \\ x - y = 2 \end{cases}

Ver solución

ΔS=5\Delta_S = -5, Δx=15\Delta_x = -15, Δy=5\Delta_y = -5.
x=3,y=1x = 3, y = 1.
Resultado: (3,1)\boxed{(3, 1)}


Ejercicio 5

Resuelve: {2x+3y=83x+y=5\begin{cases} 2x + 3y = 8 \\ 3x + y = 5 \end{cases}

Ver solución

ΔS=7\Delta_S = -7, Δx=7\Delta_x = -7, Δy=14\Delta_y = -14.
x=1,y=2x = 1, y = 2.
Resultado: (1,2)\boxed{(1, 2)}


Ejercicio 6

Resuelve: {5xy=92x+3y=7\begin{cases} 5x - y = 9 \\ 2x + 3y = 7 \end{cases}

Ver solución

ΔS=17\Delta_S = 17, Δx=34\Delta_x = 34, Δy=17\Delta_y = 17.
x=2,y=1x = 2, y = 1.
Resultado: (2,1)\boxed{(2, 1)}


Ejercicio 7

Si ΔS=10\Delta_S = 10, Δx=20\Delta_x = 20 y Δy=50\Delta_y = 50, halla la solución.

Ver solución

x=20/10=2x = 20/10 = 2.
y=50/10=5y = 50/10 = 5.
Resultado: (2,5)\boxed{(2, 5)}


Ejercicio 8

¿Qué pasa si ΔS=0\Delta_S = 0 y Δx=5\Delta_x = 5?

Ver solución

División por cero con numerador distinto de cero.
Resultado: Sin Solucioˊn\boxed{\text{Sin Solución}}


Ejercicio 9

Resuelve: {x=2y+10y=2x14\begin{cases} x = 2y + 10 \\ y = 2x - 14 \end{cases} (Ordena primero)

Ver solución

x2y=10x - 2y = 10 y 2x+y=14-2x + y = -14.
ΔS=3\Delta_S = -3, Δx=18\Delta_x = -18, Δy=6\Delta_y = 6.
x=6,y=2x = 6, y = -2.
Resultado: (6,2)\boxed{(6, -2)}


Ejercicio 10

Resuelve: {4x+3y=22x+5y=6\begin{cases} 4x + 3y = 2 \\ 2x + 5y = -6 \end{cases}

Ver solución

ΔS=14\Delta_S = 14, Δx=28\Delta_x = 28, Δy=28\Delta_y = -28.
x=2,y=2x = 2, y = -2.
Resultado: (2,2)\boxed{(2, -2)}


🔑 Resumen

SímboloSignificadoFórmula
ΔS\Delta_SDeterminante del sistemaNúmeros de las letras x,yx, y.
Δx\Delta_xDeterminante de xxColumna xx reemplazada por resultados.
Δy\Delta_yDeterminante de yyColumna yy reemplazada por resultados.

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.