Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +5y = 2 .

Bestimme y so, dass (-1|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -1 in die Gleichung ein und erhält:

-2( -1 ) +5y = 2

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2( -1 ) +5y = 2
2 +5y = 2
5y +2 = 2 | -2
5y = 0 |:5
y = 0

Die Lösung ist somit: (-1|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +4y = -10 .

Bestimme eine mögliche Lösung (x|y) dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|0)
denn -5⋅2 +40 = -10 +0 = -10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|5)
denn -5⋅6 +45 = -30 +20 = -10

Oder : (-2|-5)
denn -5⋅( - 2 ) +4( - 5 ) = 10 -20 = -10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -y = 11 (I) -3x = 12 (II)

Lösung einblenden
-3x -y = 11 (I) -3x = 12 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

-3x = 12 |:(-3 )
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

-3x -y = 11 (I) x = -4 (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch -4 ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -4 ) - y = 11
12 - y = 11
-y +12 = 11 | -12
-y = -1 |:(-1 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +2y = -15 (I) -2x -3y = 25 (II)

Lösung einblenden
x +2y = -15 (I) -2x -3y = 25 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem x ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach x umstellt:

x +2y = -15 | -2y
x = -15 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -15 -2y ) (I) -2x -3y = 25 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -15 -2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( -15 -2y ) -3y = 25
30 +4y -3y = 25
y +30 = 25 | -30
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

x = -15 -2( -5 )

= -15 +10

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -2y = 19 (I) -5x +2y = -25 (II)

Lösung einblenden
3x -2y = 19 (I) -5x +2y = -25 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -2y = 19
-2y +3x = 19 | -3x
-2y = 19 -3x |:(-2 )
y = - 19 2 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 19 2 + 3 2 x ) (I) -5x +2y = -25 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 19 2 + 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x + 2 · ( - 19 2 + 3 2 x ) = -25
-5x -19 +3x = -25
-2x -19 = -25 | +19
-2x = -6 |:(-2 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

y = - 19 2 + 3 2 3

= - 19 2 + 9 2

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x + 2 3 y = - 44 3 (I) - 1 4 x + 1 4 y = 1 2 (II)

Lösung einblenden
2x + 2 3 y = - 44 3 (I) - 1 4 x + 1 4 y = 1 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x + 2 3 y = - 44 3
2 3 y +2x = - 44 3 |⋅ 3
3( 2 3 y +2x) = -44
2y +6x = -44 | -6x
2y = -44 -6x |:2
y = -22 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -22 -3x ) (I) - 1 4 x + 1 4 y = 1 2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -22 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 1 4 x + 1 4 · ( -22 -3x ) = 1 2
- 1 4 x - 11 2 - 3 4 x = 1 2
-x - 11 2 = 1 2 |⋅ 2
2( -x - 11 2 ) = 1
-2x -11 = 1 | +11
-2x = 12 |:(-2 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

y = -22 -3( -6 )

= -22 +18

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 und y = -3 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

-1x -2y = ?

-2x -5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = -3 einsetzen und ausrechnen:

-1x -2y = -1 +6 = 5

-2x -5y = -2 +15 = 13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -2y = 5

-2x -5y = 13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +2y = 14 (I) -4x -5y = -12 (II)

Lösung einblenden
-3x +2y = 14 (I) -4x -5y = -12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +2y = 14
2y -3x = 14 | +3x
2y = 14 +3x |:2
y = 7 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 + 3 2 x ) (I) -4x -5y = -12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 + 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x -5 · ( 7 + 3 2 x ) = -12
-4x -35 - 15 2 x = -12
- 23 2 x -35 = -12 |⋅ 2
2( - 23 2 x -35 ) = -24
-23x -70 = -24 | +70
-23x = 46 |:(-23 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

y = 7 + 3 2 ( -2 )

= 7 -3

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|4)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 2 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 435 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 4 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 1035 kcal berechnete. Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

2x -3y = 435 (I) 4x -3y = 1035 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -3y = 435
-3y +2x = 435 | -2x
-3y = 435 -2x |:(-3 )
y = -145 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -145 + 2 3 x ) (I) 4x -3y = 1035 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -145 + 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -3 · ( -145 + 2 3 x ) = 1035
4x +435 -2x = 1035
2x +435 = 1035 | -435
2x = 600 |:2
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

y = -145 + 2 3 300

= -145 +200

= 55

also

y = 55

Die Lösung des LGS ist damit: (300|55)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 300

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 55

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|10) und B(-1|2) liegen auf einer verschobenen Normalparabel.

Bestimme einen Funktionsterm dieser Parabel.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach bei beiden Punkten A und B jeweils den x- und den y-Wert in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c ein:

A(1|10): 10 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|2): 2 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
10 = 1 +1b +c |-1
2 = 1 -1b +c |-1


9 = 1b +c
1 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 9 (I) -b +c = 1 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung kein Koeffizient vor dem c ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach c umstellt:

-b + c = 1
c - b = 1 | + b
c = 1 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 9 (I) +c = ( 1 + b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 1 + b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 1 + b ) = 9
b +1 + b = 9
2b +1 = 9 | -1
2b = 8 |:2
b = 4

Somit haben wir eine Lösung für b.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 2. Zeile ein:

c = 1 +4

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (4|5)

Jetzt können wir b=4 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +4x +5

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|9) und B(1|1) liegen auf einer verschobenen Normalparabel.

Bestimme die Koordinaten des Scheitels dieser Parabel.

Lösung einblenden

Um den Scheitel dieser Parabel bestimmen zu können, müssen wir zuerst den Funktionsterm dieser Parabel berechnen:

Wir setzen einfach bei beiden Punkten A und B jeweils den x- und den y-Wert in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c ein:

A(-1|9): 9 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(1|1): 1 = 12 + b⋅1 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
9 = 1 -1b +c |-1
1 = 1 +1b +c |-1


8 = -1b +c
0 = 1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 8 (I) b +c = 0 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung kein Koeffizient vor dem c ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach c umstellt:

b + c = 0
c + b = 0 | - b
c = -b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 8 (I) +c = - b (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch -b ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( -b ) = 8
-b - b = 8
-2b = 8 |:(-2 )
b = -4

Somit haben wir eine Lösung für b.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 2. Zeile ein:

c = -( -4 )

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|4)

Jetzt können wir b=-4 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -4x +4

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -4x +4

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -4x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -4x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -2 zu 4. Diese 4 fügt man dann an dritter Stelle in die Summe ein. So erhält man einen Term der Form x² ± 2xb + b², den man mit der binomischen Formel als (x ± b)² schreiben kann. Damit der Funktionsterm aber nicht verändert wird muss man die 4, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -4x +4 -4 +4

= ( x -2 ) 2 -4 +4

= ( x -2 ) 2

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(2|0).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -4x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -4x +4 nur um 4 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -4x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -4x = 0
x ( x -4 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(2|y).

y = 2 2 -42 +4 = 4 -8 +4 = 0

also: S(2|0).