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: x -3y = 4 .

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

Lösung einblenden

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

x -3( -2 ) = 4

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x -3( -2 ) = 4
x +6 = 4 | -6
x = -2

Die Lösung ist somit: (-2|-2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +4y = 16 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|3)
denn 1⋅4 +43 = 4 +12 = 16

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|2)
denn 1⋅8 +42 = 8 +8 = 16

Oder : (0|4)
denn 1⋅0 +44 = 0 +16 = 16

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = 18 (I) -2x -3y = 2 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = 18 (I) -2x -3y = 2 (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:

-4x + y = 18
y -4x = 18 | +4x
y = 18 +4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 18 +4x ) (I) -2x -3y = 2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 18 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -3 · ( 18 +4x ) = 2
-2x -54 -12x = 2
-14x -54 = 2 | +54
-14x = 56 |:(-14 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 18 +4( -4 )

= 18 -16

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +5y = -14 (I) -2x -2y = 4 (II)

Lösung einblenden
4x +5y = -14 (I) -2x -2y = 4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +5y = -14
5y +4x = -14 | -4x
5y = -14 -4x |:5
y = - 14 5 - 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 14 5 - 4 5 x ) (I) -2x -2y = 4 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 14 5 - 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -2 · ( - 14 5 - 4 5 x ) = 4
-2x + 28 5 + 8 5 x = 4
- 2 5 x + 28 5 = 4 |⋅ 5
5( - 2 5 x + 28 5 ) = 20
-2x +28 = 20 | -28
-2x = -8 |:(-2 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 14 5 - 4 5 4

= - 14 5 - 16 5

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +3( -5 + y) = 2 (I)
2( -2x + y) = 19 - 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:

-2x +3( -5 + y) = 2 (I)
2( -2x + y) = 19 - y (II)
-2x -15 +3y = 2 | + 15 (I)
-4x +2y = 19 - y | + y (II)
-2x +3y = 17 (I) -4x +3y = 19 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x +3y = 17
3y -2x = 17 | +2x
3y = 17 +2x |:3
y = 17 3 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 17 3 + 2 3 x ) (I) -4x +3y = 19 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 17 3 + 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x + 3 · ( 17 3 + 2 3 x ) = 19
-4x +17 +2x = 19
-2x +17 = 19 | -17
-2x = 2 |:(-2 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 17 3 + 2 3 ( -1 )

= 17 3 - 2 3

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 und y = 3 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 +1y = ?

2x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = 3 einsetzen und ausrechnen:

4x +1y = -16 +3 = -13

2x +3y = -8 +9 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +1y = -13

2x +3y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

16x -8y = -8 (I) -4x +2y = 2 (II)

Lösung einblenden
16x -8y = -8 (I) -4x +2y = 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

16x -8y = -8
-8y +16x = -8 | -16x
-8y = -8 -16x |:(-8 )
y = 1 +2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von x gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 2-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 9. Wenn man aber vom 2-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -22. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +2y = 9 (I) 2x -6y = -22 (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 +2y = 9 | -2y
x = 9 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 9 -2y ) (I) 2x -6y = -22 (II)

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

2 · ( 9 -2y ) -6y = -22
18 -4y -6y = -22
-10y +18 = -22 | -18
-10y = -40 |:(-10 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 9 -24

= 9 -8

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 4

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|8) und B(-3|28) 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 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|28): 28 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
8 = 1 -1b +c |-1
28 = 9 -3b +c |-9


7 = -1b +c
19 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 7 (I) -3b +c = 19 (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 = 19
c -3b = 19 | +3b
c = 19 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 7 (I) +c = ( 19 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 19 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 19 +3b ) = 7
-b +19 +3b = 7
2b +19 = 7 | -19
2b = -12 |:2
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 19 +3( -6 )

= 19 -18

= 1

also

c = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|1)

Jetzt können wir b=-6 und c=1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x +1

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|2) und B(1|-10) 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(1|-10): -10 = 12 + b⋅1 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
2 = 1 -1b +c |-1
-10 = 1 +1b +c |-1


1 = -1b +c
-11 = 1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 1 (I) b +c = -11 (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 = -11
c + b = -11 | - b
c = -11 - b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 1 (I) +c = ( -11 - b ) (II)

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

-b + 1 · ( -11 - b ) = 1
-b -11 - b = 1
-2b -11 = 1 | +11
-2b = 12 |:(-2 )
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -11 - ( -6 )

= -11 +6

= -5

also

c = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-5)

Jetzt können wir b=-6 und c=-5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x -5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -6x -5

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 -5

= ( x -3 ) 2 -9 -5

= ( x -3 ) 2 -14

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(3|-14).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -6x -5 nur um -5 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 -63 -5 = 9 -18 -5 = -14

also: S(3|-14).