Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +5y = -23 .

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

Lösung einblenden

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

x +5( -6 ) = -23

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +5( -6 ) = -23
x -30 = -23 | +30
x = 7

Die Lösung ist somit: (7|-6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x +2y = 26 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|-2)
denn 5⋅6 +2( - 2 ) = 30 -4 = 26

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|-7)
denn 5⋅8 +2( - 7 ) = 40 -14 = 26

Oder : (4|3)
denn 5⋅4 +23 = 20 +6 = 26

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -y = 0 (I) -4y = -12 (II)

Lösung einblenden
-x -y = 0 (I) -4y = -12 (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 = -12 |:(-4 )
y = 3

Als neues LGS erhält man so:

-x -y = 0 (I) +y = 3 (II)

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

-x -1 · 3 = 0
-x -3 = 0 | +3
-x = 3 |:(-1 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +y = 10 (I) x +3y = 6 (II)

Lösung einblenden
-x +y = 10 (I) x +3y = 6 (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 +3y = 6 | -3y
x = 6 -3y

Als neues LGS erhält man so:

-x +y = 10 (I) x = ( 6 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 6 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( 6 -3y ) + y = 10
-6 +3y + y = 10
4y -6 = 10 | +6
4y = 16 |:4
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 6 -34

= 6 -12

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -3y = 8 (I) 5x -y = 16 (II)

Lösung einblenden
-5x -3y = 8 (I) 5x -y = 16 (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:

5x - y = 16
-y +5x = 16 | -5x
-y = 16 -5x |:(-1 )
y = -16 +5x

Als neues LGS erhält man so:

-5x -3y = 8 (I) +y = ( -16 +5x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -16 +5x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x -3 · ( -16 +5x ) = 8
-5x +48 -15x = 8
-20x +48 = 8 | -48
-20x = -40 |:(-20 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -16 +52

= -16 +10

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3( x +9 ) = -3y (I)
-x = x +3( 8 - 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:

-3( x +9 ) = -3y (I)
-x = x +3( 8 - y) (II)
-3x -27 = -3y | + 27 +3y (I)
-x = x +24 -3y | -x +3y (II)
-3x +3y = 27 (I) -2x +3y = 24 (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) -2x +3y = 24 (II)

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

-2x + 3 · ( 9 + x ) = 24
-2x +27 +3x = 24
x +27 = 24 | -27
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 -3

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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 = ?

7x -1y = ?

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

4x -2y = 4 +4 = 8

7x -1y = 7 +2 = 9

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x -2y = 8

7x -1y = 9

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -4y = -10
-4y +2x = -10 | -2x
-4y = -10 -2x |:(-4 )
y = 5 2 + 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 5 2 + 1 2 x ) (I) -3x -3y = 15 (II)

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

-3x -3 · ( 5 2 + 1 2 x ) = 15
-3x - 15 2 - 3 2 x = 15
- 9 2 x - 15 2 = 15 |⋅ 2
2( - 9 2 x - 15 2 ) = 30
-9x -15 = 30 | +15
-9x = 45 |:(-9 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 2 + 1 2 ( -5 )

= 5 2 - 5 2

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|0)

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 345 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 310 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 = 345 (I) 3x -4y = 310 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -3y = 345
-3y +3x = 345 | -3x
-3y = 345 -3x |:(-3 )
y = -115 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -115 + x ) (I) 3x -4y = 310 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -115 + x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( -115 + x ) = 310
3x +460 -4x = 310
-x +460 = 310 | -460
-x = -150 |:(-1 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -115 +150

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (150|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 35

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|8) und B(-1|0) 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|8): 8 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|0): 0 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
8 = 1 +1b +c |-1
0 = 1 -1b +c |-1


7 = 1b +c
-1 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 7 (I) -b +c = -1 (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 = -1
c - b = -1 | + b
c = -1 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 7 (I) +c = ( -1 + b ) (II)

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

b + 1 · ( -1 + b ) = 7
b -1 + b = 7
2b -1 = 7 | +1
2b = 8 |:2
b = 4

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -1 +4

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (4|3)

Jetzt können wir b=4 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +4x +3

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-6) und B(1|-2) 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(1|-2): -2 = 12 + b⋅1 +c

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


-7 = -1b +c
-3 = 1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -7 (I) b +c = -3 (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 = -3
c + b = -3 | - b
c = -3 - b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -7 (I) +c = ( -3 - b ) (II)

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

-b + 1 · ( -3 - b ) = -7
-b -3 - b = -7
-2b -3 = -7 | +3
-2b = -4 |:(-2 )
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -3 - 2

= -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).