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: 4x +5y = 37 .

Bestimme x so, dass (x|5) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 5 in die Gleichung ein und erhält:

4x +55 = 37

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x +55 = 37
4x +25 = 37 | -25
4x = 12 |:4
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x + y = -6 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|-1)
denn 5⋅( - 1 ) +1( - 1 ) = -5 -1 = -6

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-6)
denn 5⋅0 +1( - 6 ) = 0 -6 = -6

Oder : (-2|4)
denn 5⋅( - 2 ) +14 = -10 +4 = -6

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+3y = -6 (I) 4x -4y = 28 (II)

Lösung einblenden
+3y = -6 (I) 4x -4y = 28 (II)

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

3y = -6 |:3
y = -2

Als neues LGS erhält man so:

+y = -2 (I) 4x -4y = 28 (II)

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

4x -4 · ( -2 ) = 28
4x +8 = 28 | -8
4x = 20 |:4
x = 5

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: (5|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
2x -3y = 22 (I) 4x +y = 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:

4x + y = 2
y +4x = 2 | -4x
y = 2 -4x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x -3 · ( 2 -4x ) = 22
2x -6 +12x = 22
14x -6 = 22 | +6
14x = 28 |:14
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 -42

= 2 -8

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +3y = 27 (I) -3x +5y = 5 (II)

Lösung einblenden
3x +3y = 27 (I) -3x +5y = 5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +3y = 27
3y +3x = 27 | -3x
3y = 27 -3x |:3
y = 9 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 9 - x ) (I) -3x +5y = 5 (II)

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

-3x + 5 · ( 9 - x ) = 5
-3x +45 -5x = 5
-8x +45 = 5 | -45
-8x = -40 |:(-8 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 - 5

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x +14 = 7x +2y (I)
x +26 -5y = 3x (II)

Lösung einblenden

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

5x +14 = 7x +2y | -14 -7x -2y (I)
x +26 -5y = 3x | -26 -3x (II)
-2x -2y = -14 (I) -2x -5y = -26 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -2y = -14
-2y -2x = -14 | +2x
-2y = -14 +2x |:(-2 )
y = 7 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 - x ) (I) -2x -5y = -26 (II)

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

-2x -5 · ( 7 - x ) = -26
-2x -35 +5x = -26
3x -35 = -26 | +35
3x = 9 |:3
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 - 3

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (3|4)

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.:

5x -5y = ?

6x -3y = ?

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

5x -5y = -10 -5 = -15

6x -3y = -12 -3 = -15

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x -5y = -15

6x -3y = -15

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

2x -8y = 6 (I) -x +4y = -3 (II)

Lösung einblenden
2x -8y = 6 (I) -x +4y = -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 +4y = -3 | -4y
-x = -3 -4y |:(-1 )
x = 3 +4y

Als neues LGS erhält man so:

2x -8y = 6 (I) x = ( 3 +4y ) (II)

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

2 · ( 3 +4y ) -8y = 6
6 +8y -8y = 6
6 = 6 | -6
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 21. Wenn man aber vom 3-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -9. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 21 (I) 3x -6y = -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 +6y = 21 | -6y
x = 21 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 21 -6y ) (I) 3x -6y = -9 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 21 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 21 -6y ) -6y = -9
63 -18y -6y = -9
-24y +63 = -9 | -63
-24y = -72 |:(-24 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 21 -63

= 21 -18

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|3)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 3

y (y-Wert): 3

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-3) und B(4|-12) 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|-3): -3 = 12 + b⋅1 +c

B(4|-12): -12 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-3 = 1 +1b +c |-1
-12 = 16 +4b +c |-16


-4 = 1b +c
-28 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -4 (I) 4b +c = -28 (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:

4b + c = -28
c +4b = -28 | -4b
c = -28 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -4 (I) +c = ( -28 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -28 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -28 -4b ) = -4
b -28 -4b = -4
-3b -28 = -4 | +28
-3b = 24 |:(-3 )
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -28 -4( -8 )

= -28 +32

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|4)

Jetzt können wir b=-8 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x +4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-14) und B(-1|6) 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|-14): -14 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|6): 6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-14 = 1 +1b +c |-1
6 = 1 -1b +c |-1


-15 = 1b +c
5 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -15 (I) -b +c = 5 (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 = 5
c - b = 5 | + b
c = 5 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -15 (I) +c = ( 5 + b ) (II)

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

b + 1 · ( 5 + b ) = -15
b +5 + b = -15
2b +5 = -15 | -5
2b = -20 |:2
b = -10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 5 -10

= -5

also

c = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-10|-5)

Jetzt können wir b=-10 und c=-5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -10x -5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -10x -5

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -10x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -10x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -5 zu 25. Diese 25 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 25, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -10x +25 -25 -5

= ( x -5 ) 2 -25 -5

= ( x -5 ) 2 -30

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(5|-30).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -10x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -10x -5 nur um -5 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -10x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -10x = 0
x · ( x -10 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -10 = 0 | +10
x2 = 10

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(5|y).

y = 5 2 -105 -5 = 25 -50 -5 = -30

also: S(5|-30).