Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -2y = -30 .

Bestimme y so, dass (4|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 4 in die Gleichung ein und erhält:

-44 -2y = -30

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-44 -2y = -30
-16 -2y = -30
-2y -16 = -30 | +16
-2y = -14 |:(-2 )
y = 7

Die Lösung ist somit: (4|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +2y = -17 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|-1)
denn -5⋅3 +2( - 1 ) = -15 -2 = -17

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|4)
denn -5⋅5 +24 = -25 +8 = -17

Oder : (1|-6)
denn -5⋅1 +2( - 6 ) = -5 -12 = -17

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +2y = 30 (I) -3y = -9 (II)

Lösung einblenden
-4x +2y = 30 (I) -3y = -9 (II)

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

-3y = -9 |:(-3 )
y = 3

Als neues LGS erhält man so:

-4x +2y = 30 (I) +y = 3 (II)

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

-4x + 2 · 3 = 30
-4x +6 = 30 | -6
-4x = 24 |:(-4 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x +4y = -5 (I) -2x -4y = 2 (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 = -5 | -4y
x = -5 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -5 -4y ) (I) -2x -4y = 2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -5 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( -5 -4y ) -4y = 2
10 +8y -4y = 2
4y +10 = 2 | -10
4y = -8 |:4
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -5 -4( -2 )

= -5 +8

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-x -5y = -4 (I) -3x +y = -12 (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:

-3x + y = -12
y -3x = -12 | +3x
y = -12 +3x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -12 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-x -5 · ( -12 +3x ) = -4
-x +60 -15x = -4
-16x +60 = -4 | -60
-16x = -64 |:(-16 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -12 +34

= -12 +12

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (4|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( x +5 ) = 2y (I)
x -4 = -3( x +6 )+3y (II)

Lösung einblenden

Zuerst formen wir die beiden Gleichungen so um, dass links nur noch die Variablen und rechts nur noch die Zahlenwerte stehen:

2( x +5 ) = 2y (I)
x -4 = -3( x +6 )+3y (II)
2x +10 = 2y | -10 -2y (I)
x -4 = -3x -18 +3y | + 4 +3x -3y (II)
2x -2y = -10 (I) 4x -3y = -14 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -2y = -10
-2y +2x = -10 | -2x
-2y = -10 -2x |:(-2 )
y = 5 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x -3 · ( 5 + x ) = -14
4x -15 -3x = -14
x -15 = -14 | +15
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 +1

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 und y = 1 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 +5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

2x -4y = -8 -4 = -12

-1x +5y = 4 +5 = 9

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -4y = -12

-1x +5y = 9

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x +3y = 1 (I) 4x -6y = -4 (II)

Lösung einblenden
-2x +3y = 1 (I) 4x -6y = -4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x +3y = 1
3y -2x = 1 | +2x
3y = 1 +2x |:3
y = 1 3 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 3 + 2 3 x ) (I) 4x -6y = -4 (II)

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

4x -6 · ( 1 3 + 2 3 x ) = -4
4x -2 -4x = -4
-2 = -4 | +2
0 = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 6-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 7. Wenn man aber vom 5-fachen von x 2 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 3. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 7 (I) 5x -2y = 3 (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 = 7 | -6y
x = 7 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 7 -6y ) (I) 5x -2y = 3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 7 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 7 -6y ) -2y = 3
35 -30y -2y = 3
-32y +35 = 3 | -35
-32y = -32 |:(-32 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 7 -61

= 7 -6

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|1)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 1

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-9) und B(-3|-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|-9): -9 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|-13): -13 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-9 = 1 -1b +c |-1
-13 = 9 -3b +c |-9


-10 = -1b +c
-22 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -10 (I) -3b +c = -22 (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:

-3b + c = -22
c -3b = -22 | +3b
c = -22 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -10 (I) +c = ( -22 +3b ) (II)

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

-b + 1 · ( -22 +3b ) = -10
-b -22 +3b = -10
2b -22 = -10 | +22
2b = 12 |:2
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -22 +36

= -22 +18

= -4

also

c = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-4)

Jetzt können wir b=6 und c=-4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +6x -4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|2) und B(3|22) 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|2): 2 = 12 + b⋅1 +c

B(3|22): 22 = 32 + b⋅3 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
2 = 1 +1b +c |-1
22 = 9 +3b +c |-9


1 = 1b +c
13 = 3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 1 (I) 3b +c = 13 (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:

3b + c = 13
c +3b = 13 | -3b
c = 13 -3b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 1 (I) +c = ( 13 -3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 13 -3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 13 -3b ) = 1
b +13 -3b = 1
-2b +13 = 1 | -13
-2b = -12 |:(-2 )
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 13 -36

= 13 -18

= -5

also

c = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-5)

Jetzt können wir b=6 und c=-5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +6x -5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +6x -5

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +6x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 6x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 3 zu 9. Diese 9 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 9, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +6x +9 -9 -5

= ( x +3 ) 2 -9 -5

= ( x +3 ) 2 -14

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-3|-14).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +6x -5 nur um -5 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 +6x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 +6x = 0
x · ( x +6 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +6 = 0 | -6
x2 = -6

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-3|y).

y = ( -3 ) 2 +6( -3 ) -5 = 9 -18 -5 = -14

also: S(-3|-14).