Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +5y = -8 .

Bestimme y so, dass (-6|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -6 in die Gleichung ein und erhält:

-2( -6 ) +5y = -8

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2( -6 ) +5y = -8
12 +5y = -8
5y +12 = -8 | -12
5y = -20 |:5
y = -4

Die Lösung ist somit: (-6|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|-2)
denn 2⋅4 -1( - 2 ) = 8 +2 = 10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|-4)
denn 2⋅3 -1( - 4 ) = 6 +4 = 10

Oder : (5|0)
denn 2⋅5 -10 = 10 +0 = 10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +y = -6 (I) -4y = 20 (II)

Lösung einblenden
x +y = -6 (I) -4y = 20 (II)

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

-4y = 20 |:(-4 )
y = -5

Als neues LGS erhält man so:

x +y = -6 (I) +y = -5 (II)

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

x + 1 · ( -5 ) = -6
x -5 = -6 | +5
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +y = -11 (I) 4x +4y = -8 (II)

Lösung einblenden
4x +y = -11 (I) 4x +4y = -8 (II)

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

4x + y = -11
y +4x = -11 | -4x
y = -11 -4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -11 -4x ) (I) 4x +4y = -8 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -11 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 4 · ( -11 -4x ) = -8
4x -44 -16x = -8
-12x -44 = -8 | +44
-12x = 36 |:(-12 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -11 -4( -3 )

= -11 +12

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +3y = -15 (I) 2x +4y = 10 (II)

Lösung einblenden
-3x +3y = -15 (I) 2x +4y = 10 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +3y = -15
3y -3x = -15 | +3x
3y = -15 +3x |:3
y = -5 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 + x ) (I) 2x +4y = 10 (II)

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

2x + 4 · ( -5 + x ) = 10
2x -20 +4x = 10
6x -20 = 10 | +20
6x = 30 |:6
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 +5

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (5|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 3 x -y = 8 3 (I) x + 3 2 y = -1 (II)

Lösung einblenden
1 3 x -y = 8 3 (I) x + 3 2 y = -1 (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 + 3 2 y = -1 |⋅ 2
2( x + 3 2 y) = -2
2x +3y = -2 | -3y
2x = -2 -3y |:2
x = -1 - 3 2 y

Als neues LGS erhält man so:

1 3 x -y = 8 3 (I) x = ( -1 - 3 2 y ) (II)

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

1 3 · ( -1 - 3 2 y ) - y = 8 3
- 1 3 - 1 2 y - y = 8 3
- 3 2 y - 1 3 = 8 3 |⋅ 6
6( - 3 2 y - 1 3 ) = 16
-9y -2 = 16 | +2
-9y = 18 |:(-9 )
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -1 - 3 2 ( -2 )

= -1 +3

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 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.:

-3x -5y = ?

-4x -9y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

-3x -5y = -6 +5 = -1

-4x -9y = -8 +9 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x -5y = -1

-4x -9y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -4y = 25 (I) -x -2y = 5 (II)

Lösung einblenden
x -4y = 25 (I) -x -2y = 5 (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 -2y = 5 | +2y
-x = 5 +2y |:(-1 )
x = -5 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x -4y = 25 (I) x = ( -5 -2y ) (II)

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

1 · ( -5 -2y ) -4y = 25
-5 -2y -4y = 25
-6y -5 = 25 | +5
-6y = 30 |:(-6 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -5 -2( -5 )

= -5 +10

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-5)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 5-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 14. Wenn man aber vom 6-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 12. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +5y = 14 (I) 6x -6y = 12 (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 +5y = 14 | -5y
x = 14 -5y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 14 -5y ) (I) 6x -6y = 12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 14 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

6 · ( 14 -5y ) -6y = 12
84 -30y -6y = 12
-36y +84 = 12 | -84
-36y = -72 |:(-36 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 14 -52

= 14 -10

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|2)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 4

y (y-Wert): 2

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-12) und B(-2|-17) 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|-12): -12 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-2|-17): -17 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-12 = 1 -1b +c |-1
-17 = 4 -2b +c |-4


-13 = -1b +c
-21 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -13 (I) -2b +c = -21 (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 = -21
c -2b = -21 | +2b
c = -21 +2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -13 (I) +c = ( -21 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -21 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( -21 +2b ) = -13
-b -21 +2b = -13
b -21 = -13 | +21
b = 8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -21 +28

= -21 +16

= -5

also

c = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (8|-5)

Jetzt können wir b=8 und c=-5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +8x -5

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-2) und B(-2|-5) 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(-2|-5): -5 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-2 = 1 +1b +c |-1
-5 = 4 -2b +c |-4


-3 = 1b +c
-9 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -3 (I) -2b +c = -9 (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 = -9
c -2b = -9 | +2b
c = -9 +2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -3 (I) +c = ( -9 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -9 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -9 +22

= -9 +4

= -5

also

c = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-5)

Jetzt können wir b=2 und c=-5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +2x -5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +2x -5

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 -5

= ( x +1 ) 2 -1 -5

= ( x +1 ) 2 -6

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-1|-6).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +2x -5 nur um -5 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 ) -5 = 1 -2 -5 = -6

also: S(-1|-6).