Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -2y = -7 .

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

Lösung einblenden

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

3x -22 = -7

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

3x -22 = -7
3x -4 = -7 | +4
3x = -3 |:3
x = -1

Die Lösung ist somit: (-1|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +5y = 55 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|5)
denn -5⋅( - 6 ) +55 = 30 +25 = 55

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-1|10)
denn -5⋅( - 1 ) +510 = 5 +50 = 55

Oder : (-11|0)
denn -5⋅( - 11 ) +50 = 55 +0 = 55

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+y = 6 (I) 2x -2y = -6 (II)

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung ja schon das y gegeben ist.

y = 6


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

2x -2 · 6 = -6
2x -12 = -6 | +12
2x = 6 |:2
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (3|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

-x - y = -3
-y - x = -3 | + x
-y = -3 + x |:(-1 )
y = 3 - x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x + 1 · ( 3 - x ) = -5
-3x +3 - x = -5
-4x +3 = -5 | -3
-4x = -8 |:(-4 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 3 - 2

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +4y = 40 (I) 5x +3y = -2 (II)

Lösung einblenden
-4x +4y = 40 (I) 5x +3y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +4y = 40
4y -4x = 40 | +4x
4y = 40 +4x |:4
y = 10 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 10 + x ) (I) 5x +3y = -2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 10 + x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 3 · ( 10 + x ) = -2
5x +30 +3x = -2
8x +30 = -2 | -30
8x = -32 |:8
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 10 -4

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 2 x - 1 2 y = -3 (I) 1 2 x - 1 5 y = - 3 2 (II)

Lösung einblenden
1 2 x - 1 2 y = -3 (I) 1 2 x - 1 5 y = - 3 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

1 2 x - 1 2 y = -3
- 1 2 y + 1 2 x = -3 |⋅ 2
2( - 1 2 y + 1 2 x) = -6
-y + x = -6 | - x
-y = -6 - x |:(-1 )
y = 6 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 6 + x ) (I) 1 2 x - 1 5 y = - 3 2 (II)

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

1 2 x - 1 5 · ( 6 + x ) = - 3 2
1 2 x - 6 5 - 1 5 x = - 3 2
3 10 x - 6 5 = - 3 2 |⋅ 10
10( 3 10 x - 6 5 ) = -15
3x -12 = -15 | +12
3x = -3 |:3
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 -1

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

-4x -2y = ?

-2x +2y = ?

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

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

-2x +2y = 4 -4 = 0

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x -2y = 12

-2x +2y = 0

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

8x -4y = -13 (I) -2x +y = 3 (II)

Lösung einblenden
8x -4y = -13 (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:

8x -4y = -13 (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:

8x -4 · ( 3 +2x ) = -13
8x -12 -8x = -13
-12 = -13 | +12
0 = -1

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 16. Wenn man aber vom 2-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -4. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 16 (I) 2x -6y = -4 (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 = 16 | -6y
x = 16 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 16 -6y ) (I) 2x -6y = -4 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 16 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 16 -6y ) -6y = -4
32 -12y -6y = -4
-18y +32 = -4 | -32
-18y = -36 |:(-18 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 16 -62

= 16 -12

= 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|-5) und B(-3|-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|-5): -5 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|-17): -17 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-5 = 1 -1b +c |-1
-17 = 9 -3b +c |-9


-6 = -1b +c
-26 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -6 (I) -3b +c = -26 (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 = -26
c -3b = -26 | +3b
c = -26 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -6 (I) +c = ( -26 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -26 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( -26 +3b ) = -6
-b -26 +3b = -6
2b -26 = -6 | +26
2b = 20 |:2
b = 10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -26 +310

= -26 +30

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (10|4)

Jetzt können wir b=10 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +10x +4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-5) und B(-1|-1) 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|-5): -5 = 12 + b⋅1 +c

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

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


-6 = 1b +c
-2 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -6 (I) -b +c = -2 (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 = -2
c - b = -2 | + b
c = -2 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -6 (I) +c = ( -2 + b ) (II)

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

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -2 -2

= -4

also

c = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-4)

Jetzt können wir b=-2 und c=-4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -2x -4

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -2x -4

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 -4

= ( x -1 ) 2 -1 -4

= ( x -1 ) 2 -5

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(1|-5).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -2x -4 nur um -4 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 -21 -4 = 1 -2 -4 = -5

also: S(1|-5).