Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +3y = -19 .

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

Lösung einblenden

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

x +3( -5 ) = -19

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +3( -5 ) = -19
x -15 = -19 | +15
x = -4

Die Lösung ist somit: (-4|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = 14 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|-6)
denn 4⋅5 +1( - 6 ) = 20 -6 = 14

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|-10)
denn 4⋅6 +1( - 10 ) = 24 -10 = 14

Oder : (4|-2)
denn 4⋅4 +1( - 2 ) = 16 -2 = 14

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -4y = 28 (I) -4x = 16 (II)

Lösung einblenden
-3x -4y = 28 (I) -4x = 16 (II)

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

-4x = 16 |:(-4 )
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3 · ( -4 ) -4y = 28
12 -4y = 28
-4y +12 = 28 | -12
-4y = 16 |:(-4 )
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x + 1 · ( -3 -2x ) = 9
-4x -3 -2x = 9
-6x -3 = 9 | +3
-6x = 12 |:(-6 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -3 -2( -2 )

= -3 +4

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +y = 16 (I) -3x -y = -12 (II)

Lösung einblenden
4x +y = 16 (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 |:(-1 )
y = 12 -3x

Als neues LGS erhält man so:

4x +y = 16 (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:

4x + 1 · ( 12 -3x ) = 16
4x +12 -3x = 16
x +12 = 16 | -12
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:

-14 +3y = -2x (I)
4x = x -1 + y (II)

Lösung einblenden

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

-14 +3y = -2x | + 14 +2x (I)
4x = x -1 + y | -x - y (II)
2x +3y = 14 (I) 3x -y = -1 (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 = -1
-y +3x = -1 | -3x
-y = -1 -3x |:(-1 )
y = 1 +3x

Als neues LGS erhält man so:

2x +3y = 14 (I) +y = ( 1 +3x ) (II)

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

2x + 3 · ( 1 +3x ) = 14
2x +3 +9x = 14
11x +3 = 14 | -3
11x = 11 |:11
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 +31

= 1 +3

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

4x +2y = ?

7x +3y = ?

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

4x +2y = 4 -2 = 2

7x +3y = 7 -3 = 4

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +2y = 2

7x +3y = 4

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-5x +4y = -34 (I) 2x -2y = 16 (II)

Lösung einblenden
-5x +4y = -34 (I) 2x -2y = 16 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +4y = -34
4y -5x = -34 | +5x
4y = -34 +5x |:4
y = - 17 2 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 17 2 + 5 4 x ) (I) 2x -2y = 16 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 17 2 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -2 · ( - 17 2 + 5 4 x ) = 16
2x +17 - 5 2 x = 16
- 1 2 x +17 = 16 |⋅ 2
2( - 1 2 x +17 ) = 32
-x +34 = 32 | -34
-x = -2 |:(-1 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 17 2 + 5 4 2

= - 17 2 + 5 2

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-6)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 3-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 13. Wenn man aber vom 5-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 2. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +3y = 13 (I) 5x -6y = 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 +3y = 13 | -3y
x = 13 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 13 -3y ) (I) 5x -6y = 2 (II)

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

5 · ( 13 -3y ) -6y = 2
65 -15y -6y = 2
-21y +65 = 2 | -65
-21y = -63 |:(-21 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 13 -33

= 13 -9

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|3)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 4

y (y-Wert): 3

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

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

B(2|-1): -1 = 22 + b⋅2 +c

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


-3 = 1b +c
-5 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -3 (I) 2b +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:

2b + c = -5
c +2b = -5 | -2b
c = -5 -2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -3 (I) +c = ( -5 -2b ) (II)

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

b + 1 · ( -5 -2b ) = -3
b -5 -2b = -3
-b -5 = -3 | +5
-b = 2 |:(-1 )
b = -2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -5 -2( -2 )

= -5 +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

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|6) und B(-2|17) 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|6): 6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

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

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
6 = 1 -1b +c |-1
17 = 4 -2b +c |-4


5 = -1b +c
13 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 5 (I) -2b +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:

-2b + c = 13
c -2b = 13 | +2b
c = 13 +2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 5 (I) +c = ( 13 +2b ) (II)

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

-b + 1 · ( 13 +2b ) = 5
-b +13 +2b = 5
b +13 = 5 | -13
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 13 +2( -8 )

= 13 -16

= -3

also

c = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|-3)

Jetzt können wir b=-8 und c=-3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x -3

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -8x -3

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -8x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -8x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -4 zu 16. Diese 16 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 16, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -8x +16 -16 -3

= ( x -4 ) 2 -16 -3

= ( x -4 ) 2 -19

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(4|-19).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -8x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -8x -3 nur um -3 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -8x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -8x = 0
x ( x -8 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -8 = 0 | +8
x2 = 8

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(4|y).

y = 4 2 -84 -3 = 16 -32 -3 = -19

also: S(4|-19).