Aufgabenbeispiele von LGS

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (3|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 3 in die Gleichung ein und erhält:

23 -4y = 2

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

23 -4y = 2
6 -4y = 2
-4y +6 = 2 | -6
-4y = -4 |:(-4 )
y = 1

Die Lösung ist somit: (3|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -5y = 20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|-4)
denn -5⋅0 -5( - 4 ) = 0 +20 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-5|1)
denn -5⋅( - 5 ) -51 = 25 -5 = 20

Oder : (5|-9)
denn -5⋅5 -5( - 9 ) = -25 +45 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+4y = 8 (I) x -3y = -4 (II)

Lösung einblenden
+4y = 8 (I) x -3y = -4 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein x mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach y umstellen:

4y = 8 |:4
y = 2

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x -3 · 2 = -4
x -6 = -4 | +6
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +3y = -9 (I) x +3y = -3 (II)

Lösung einblenden
2x +3y = -9 (I) x +3y = -3 (II)

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

x +3y = -3 | -3y
x = -3 -3y

Als neues LGS erhält man so:

2x +3y = -9 (I) x = ( -3 -3y ) (II)

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

2 · ( -3 -3y ) +3y = -9
-6 -6y +3y = -9
-3y -6 = -9 | +6
-3y = -3 |:(-3 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -3 -31

= -3 -3

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = 15 (I) 5x -3y = -40 (II)

Lösung einblenden
x +4y = 15 (I) 5x -3y = -40 (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 +4y = 15 | -4y
x = 15 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 15 -4y ) (I) 5x -3y = -40 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 15 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 15 -4y ) -3y = -40
75 -20y -3y = -40
-23y +75 = -40 | -75
-23y = -115 |:(-23 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 15 -45

= 15 -20

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x + 1 2 y = 0 (I) - 1 2 x -y = 5 2 (II)

Lösung einblenden
-x + 1 2 y = 0 (I) - 1 2 x -y = 5 2 (II)

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

- 1 2 x - y = 5 2
-y - 1 2 x = 5 2 |⋅ 2
2( -y - 1 2 x) = 5
-2y - x = 5 | + x
-2y = 5 + x |:(-2 )
y = - 5 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

-x + 1 2 y = 0 (I) +y = ( - 5 2 - 1 2 x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( - 5 2 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-x + 1 2 · ( - 5 2 - 1 2 x ) = 0
-x - 5 4 - 1 4 x = 0
- 5 4 x - 5 4 = 0 |⋅ 4
4( - 5 4 x - 5 4 ) = 0
-5x -5 = 0 | +5
-5x = 5 |:(-5 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 5 2 - 1 2 ( -1 )

= - 5 2 + 1 2

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 und y = -4 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

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

2x -4y = ?

1x -1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

2x -4y = -10 +16 = 6

1x -1y = -5 +4 = -1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -4y = 6

1x -1y = -1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-x +4y = -3 (I) 3x -12y = 9 (II)

Lösung einblenden
-x +4y = -3 (I) 3x -12y = 9 (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 +4y = -3 | -4y
-x = -3 -4y |:(-1 )
x = 3 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 3 +4y ) (I) 3x -12y = 9 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 3 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 3 +4y ) -12y = 9
9 +12y -12y = 9
9 = 9 | -9
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von y gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 6-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 8. Wenn man aber vom 2-fachen von x 4 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 0. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 8 (I) 2x -4y = 0 (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 +6y = 8 | -6y
x = 8 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 8 -6y ) (I) 2x -4y = 0 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 8 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 8 -6y ) -4y = 0
16 -12y -4y = 0
-16y +16 = 0 | -16
-16y = -16 |:(-16 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 8 -61

= 8 -6

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|1)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 2

y (y-Wert): 1

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-8) und B(2|-13) 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|-8): -8 = 12 + b⋅1 +c

B(2|-13): -13 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-8 = 1 +1b +c |-1
-13 = 4 +2b +c |-4


-9 = 1b +c
-17 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -9 (I) 2b +c = -17 (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:

2b + c = -17
c +2b = -17 | -2b
c = -17 -2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -9 (I) +c = ( -17 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -17 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -17 -2b ) = -9
b -17 -2b = -9
-b -17 = -9 | +17
-b = 8 |:(-1 )
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -17 -2( -8 )

= -17 +16

= -1

also

c = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|-1)

Jetzt können wir b=-8 und c=-1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x -1

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|0) und B(-2|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|0): 0 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-2|1): 1 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
0 = 1 -1b +c |-1
1 = 4 -2b +c |-4


-1 = -1b +c
-3 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -1 (I) -2b +c = -3 (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:

-2b + c = -3
c -2b = -3 | +2b
c = -3 +2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -1 (I) +c = ( -3 +2b ) (II)

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

-b + 1 · ( -3 +2b ) = -1
-b -3 +2b = -1
b -3 = -1 | +3
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -3 +22

= -3 +4

= 1

also

c = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|1)

Jetzt können wir b=2 und c=1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +2x +1

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +2x +1

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +2x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 2x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 1 zu 1. Diese 1 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 1, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +2x +1 -1 +1

= ( x +1 ) 2 -1 +1

= ( x +1 ) 2

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-1|0).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +2x +1 nur um 1 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

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

x 2 +2x = 0
x ( x +2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +2 = 0 | -2
x2 = -2

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-1|y).

y = ( -1 ) 2 +2( -1 ) +1 = 1 -2 +1 = 0

also: S(-1|0).