Układ równań liniowych – koniunkcja pewnej liczby (być może nieskończonej)równań liniowych, czyli równań pierwszego rzędu.
Teoria układów równań liniowych jest działem algebry liniowej leżącej u podstaw nowoczesnej matematyki. Algorytmami obliczeniowymi zajmuje się dział nazywany numeryczna algebra liniowa, same zaś metody odgrywają ważną rolę w inżynierii,fizyce, chemii, informatyce i ekonomii. Częstokroć aproksymuje (przybliża) się bardziej skomplikowane układy równań nieliniowych (opisujące modele matematyczne, czy symulacje komputerowe) dużo prostszymi układami równań liniowych (tzw. linearyzacja).
Układy równań liniowych rozpatruje się najczęściej nad ciałami (np. liczbami wymiernymi, rzeczywistymi, czy zespolonymi); choć ma to sens już w przypadkupierścieni (np. liczb całkowitych), to rozwiązywanie takich układów nastręcza znacznie więcej trudności (w szczególności oznacza to badanie modułów zamiast przestrzeni liniowych, zob. uogólnienia). W dalszej części przyjmuje się, że wszystkie współczynniki należą do ustalonego ciała.
Niech oznacza układ równań liniowych o niewiadomych, tzn.
Niech oraz Wielkości nazywa się niewiadomymi (lub zmiennymi), liczby nazywa się współczynnikami, zaś elementy to wyrazy wolne. Układ nazywa się jednorodnym, jeżeli wyrazy wolne są równe zeru; inaczej mówiąc, wszystkie równania jednorodnego układu równań liniowych są jednorodne.
Układ można zapisać jako równanie wektorowe
które można przedstawić w postaci
dzięki czemu każda niewiadoma może być postrzegana jako współczynnik kombinacji liniowej wektorów tzn.
gdzie nazywa się w tym kontekście wektorem wyrazów wolnych, zaś to wektor zmiennych (zob. uogólnienia).
Korzystając z notacji macierzowej układ można przedstawić w postaci
co, przy pomocy standardowego mnożenia macierzy, można zapisać w formie
Innymi słowy dowolny układ można traktować jak macierzowe równanie liniowe