Aufgabenbeispiele von lineare Gleichungen
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lineare Gleichungen (einfach)
Beispiel:
Löse die folgende Gleichung:
-9x+4 = -15x-20
-9x+4 | = | -15x-20 | | -4 |
-9x | = | -15x-24 | | +15x |
6x | = | -24 | |:6 |
x | = | -4 |
L={ -4}
lineare Gleichungen (schwerer)
Beispiel:
Löse die folgende Gleichung:
-3(2x+5)+3x+5 = 4(5+x)-x
-3(2x+5)+3x+5 | = | 4(5+x)-x | |
-6x-15+3x+5 | = | 20+4x-x | |
-3x-10 | = | 3x+20 | | +10 |
-3x | = | 3x+30 | | -3x |
-6x | = | 30 | |:(-6) |
x | = | -5 |
L={ -5}
lineare Gleichungen (Brüche)
Beispiel:
Löse die folgende Gleichung:
12x-13 = 116x-133
12x-13 | = | 116x-133 | |⋅ 6 |
3x-2 | = | 11x-26 | | +2 -11x |
-8x | = | -24 | |:(-8) |
x | = | 3 |
L={ 3}
lin. Gleich. - Anwendungen (ohne schwere)
Beispiel:
Rüdiger ist 18 Jahre älter als Detlef. Außerdem ist er genau vier mal so alt wie Detlef. Wie alt ist Detlef?
x+18 | = | 4x | | -18 -4x |
-3x | = | -18 | |:(-3) |
x | = | 6 |
L={ 6}
lineare Gleichungen - Anwendungen
Beispiel:
Rüdiger ist 5 Jahre älter als Detlef. Außerdem ist er genau sechs mal so alt wie Detlef. Wie alt ist Detlef?
x+5 | = | 6x | | -5 -6x |
-5x | = | -5 | |:(-5) |
x | = | 1 |
L={ 1}
Geradengleichung durch 2 Punkte
Beispiel:
Eine Gerade geht durch die Punkte A(-2|-2) und B(-3|-4). Bestimme eine Geradengleichung von g.
Wenn man die beiden Punkte in ein Koordinatensystem einzeichnet, kann man am Steigungsdreieck jeweils die Differenzen der x-Werte und der y-Werte ablesen.
Dazu sortieren wir die beiden Punkte von links nach rechts:
links: (-3|-4) und rechts: (-2|-2)
Für die Differenzen subtrahieren wie nun immer die Werte des linken Punkts von denen des rechten:
Differenz der x-Werte: -2 -
Differenz der y-Werte: -2 -
Daraus ergibt sich für die Steigung m = Zuwachs in y-RichtungZuwachs in x-Richtung = -2 -(-4)-2 -(-3) = 21 = 2.
Mit der nun bekonnten Steigung m wissen wir nun, dass die gesuchte Geradengleichung
y = 2⋅ x +c sein muss, wir müssen
jetzt also nur noch das c bestimmen.
Dazu können wir einfach einen der beiden Punkte in diese Geradengleichung einsetzen:
Punktprobe mit A(-2|-2) in y = 2⋅ x +c :
-2 | = | 2⋅(-2)+c | |
-2 | = | -4+c | |
-2 | = | c-4 | | +2 -c |
-c | = | -2 | |:(-1) |
c | = | 2 |
Die gesuchte Geradengsleichung ist somit y = 2x+2.
Schnittpunkt zweier Geraden
Beispiel:
Deswegen muss man diesen eben berechnen. Lies dazu erst die beiden Funktionsterme aus dem Schaubild.
Da die die beiden Geraden an ihrem Schnittpunkt auch den gleichen y-Wert haben müssen, können wir die Terme einfach gleichsetzen um den gemeinsamen x-Wert zu erhalten:
-x | = | -34x+2 | |⋅ 4 |
-4x | = | 4(-34x+2) | |
-4x | = | -3x+8 | | +3x |
-x | = | 8 | |:(-1) |
x | = | -8 |
L={ -8}
Damit haben wir den x-Wert des Schnittpunkts. Diesen müssen wir nun noch links oder rechts einsetzen um den y-Wert des Schnittpunkts zu erhalten:
-(-8)= 8 oder -34⋅(-8)+2= 8
Wir erhalten also den Schnittpunkt S(-8| 8).
lineare Ungleich. (nur graphisch)
Beispiel:
23x < 2x-4
Der linke Term der Ungleichung 23x ist im Schaubild als rote Gerade y= 23x eingezeichnet, der rechte Term 2x-4 als die blaue Gerade : y= 2x-4.
Im Schaubild kann man leicht ablesen, dass die beiden Geraden sich bei x=3 schneiden. Bei x=3 ist also gerade der Grenzfall, wo die linke Seite und die rechte Seite gleich groß sind.
Im Schaubild sieht man sofort, dass links vom Schnittpunkt, also für x<3 die rote Gerade, also y= 23x über der blaue Gerade, also y= 2x-4 liegt und rechts davon gerade umgekehrt.
Gesucht ist ja der Bereich, wo 23x < 2x-4 gilt, also wo die rote Gerade unter der blauen liegt.
Man sieht am Schaubild leicht, dass dies rechts vom Schnittpunkt bei x=3 sein muss.
Es gilt also x>3
lineare Ungleichungen
Beispiel:
Löse die folgende Ungleichung:
9x-2 > 17x-10
Um die Ungleichung zu lösen, betrachten und lösen wir erst einmal die 'verwandte Gleichung':
9x-2 =
17x-10,
die ja den Grenzfall der Ungleichung darstellt.
9x-2 | = | 17x-10 | | +2 |
9x | = | 17x-8 | | -17x |
-8x | = | -8 | |:(-8) |
x | = | 1 |
Bei x= 1 ist also gerade der Grenzfall, wo die linke Seite und die rechte Seite gleich groß sind.
Man kann auch beide Seiten als Geraden betrachten, die sich dann bei x= 1 schneiden.
Das heißt auf der einen Seite von x=
1 sind die Funktionswerte von
9x-2
größer als die von
17x-10, und auf der anderen Seite ist es gerade umgekehrt.
Um heraus zu bekommen, wo welcher Term größer ist, müssen wir einfach jeweils einen Wert in die Terme einsetzen:
Für die linke Seite von x= 1 wählen wir x=0:
in
9x-2 eingesetzt: 9⋅0-2 = -2 |
in
17x-10 eingesetzt: 17⋅0-10 = -10 |
Für x=0 und damit für alle x< 1 gilt:
9x-2 > 17x-10
Für die rechte linke Seite von x= 1 wählen wir x=2:
in
9x-2 eingesetzt: 9⋅2-2 = 16 |
in
17x-10 eingesetzt: 17⋅2-10 = 24 |
Für x=2 und damit für alle x> 1 gilt:
9x-2 < 17x-10
also nicht 9x-2 > 17x-10
x= 1
Der richtige Bereich muss somit links von x= 1 liegen, also muss x < 1 gelten.