Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (2|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 2 in die Gleichung ein und erhält:

52 -2y = 8

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

52 -2y = 8
10 -2y = 8
-2y +10 = 8 | -10
-2y = -2 |:(-2 )
y = 1

Die Lösung ist somit: (2|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +2y = 18 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|6)
denn 1⋅6 +26 = 6 +12 = 18

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|5)
denn 1⋅8 +25 = 8 +10 = 18

Oder : (4|7)
denn 1⋅4 +27 = 4 +14 = 18

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = -11 (I) -x = -2 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = -11 (I) -x = -2 (II)

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

-x = -2 |:(-1 )
x = 2

Als neues LGS erhält man so:

-3x +y = -11 (I) x = 2 (II)

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

-3 · 2 + y = -11
-6 + y = -11
y -6 = -11 | +6
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 22 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 22 -4y ) -4y = -4
44 -8y -4y = -4
-12y +44 = -4 | -44
-12y = -48 |:(-12 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 22 -44

= 22 -16

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x +y = 11 (I) 2x +5y = 32 (II)

Lösung einblenden
5x +y = 11 (I) 2x +5y = 32 (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:

5x + y = 11
y +5x = 11 | -5x
y = 11 -5x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 -5x ) (I) 2x +5y = 32 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 11 -5x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 5 · ( 11 -5x ) = 32
2x +55 -25x = 32
-23x +55 = 32 | -55
-23x = -23 |:(-23 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 -51

= 11 -5

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +31 +5y = 0 (I)
2x = -2( 13 +2y) (II)

Lösung einblenden

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

2x +31 +5y = 0 (I)
2x = -2( 13 +2y) (II)
2x +31 +5y = 0 | -31 (I)
2x = -26 -4y | + 4y (II)
2x +5y = -31 (I) 2x +4y = -26 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +5y = -31
5y +2x = -31 | -2x
5y = -31 -2x |:5
y = - 31 5 - 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 31 5 - 2 5 x ) (I) 2x +4y = -26 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 31 5 - 2 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 4 · ( - 31 5 - 2 5 x ) = -26
2x - 124 5 - 8 5 x = -26
2 5 x - 124 5 = -26 |⋅ 5
5( 2 5 x - 124 5 ) = -130
2x -124 = -130 | +124
2x = -6 |:2
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 31 5 - 2 5 ( -3 )

= - 31 5 + 6 5

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 und y = 2 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 +2y = ?

4x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

5x +2y = 15 +4 = 19

4x +3y = 12 +6 = 18

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +2y = 19

4x +3y = 18

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Diese Gleichung hat keine Lösung!

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

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 3 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 735 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 7 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 1825 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:

3x -3y = 735 (I) 7x -5y = 1825 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -3y = 735
-3y +3x = 735 | -3x
-3y = 735 -3x |:(-3 )
y = -245 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -245 + x ) (I) 7x -5y = 1825 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -245 + x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x -5 · ( -245 + x ) = 1825
7x +1225 -5x = 1825
2x +1225 = 1825 | -1225
2x = 600 |:2
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -245 +300

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

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


-4 = 1b +c
8 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -4 (I) -b +c = 8 (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 = 8
c - b = 8 | + b
c = 8 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -4 (I) +c = ( 8 + b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 8 + b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 8 + b ) = -4
b +8 + b = -4
2b +8 = -4 | -8
2b = -12 |:2
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 8 -6

= 2

also

c = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|2)

Jetzt können wir b=-6 und c=2 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x +2

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-2) und B(-4|-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 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-4|-5): -5 = ( - 4 )2 + b⋅( - 4 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-2 = 1 -1b +c |-1
-5 = 16 -4b +c |-16


-3 = -1b +c
-21 = -4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -3 (I) -4b +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:

-4b + c = -21
c -4b = -21 | +4b
c = -21 +4b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -3 (I) +c = ( -21 +4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -21 +4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( -21 +4b ) = -3
-b -21 +4b = -3
3b -21 = -3 | +21
3b = 18 |:3
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -21 +46

= -21 +24

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (6|3)

Jetzt können wir b=6 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +6x +3

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +6x +3

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 +3

= ( x +3 ) 2 -9 +3

= ( x +3 ) 2 -6

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-3|-6).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +6x +3 nur um 3 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 ) +3 = 9 -18 +3 = -6

also: S(-3|-6).