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: 5x + y = 39 .

Bestimme y so, dass (7|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 7 in die Gleichung ein und erhält:

57 + y = 39

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

57 + y = 39
35 + y = 39
y +35 = 39 | -35
y = 4

Die Lösung ist somit: (7|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +5y = -40 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|-7)
denn -5⋅1 +5( - 7 ) = -5 -35 = -40

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|-2)
denn -5⋅6 +5( - 2 ) = -30 -10 = -40

Oder : (-4|-12)
denn -5⋅( - 4 ) +5( - 12 ) = 20 -60 = -40

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

2x = 2 |:2
x = 1

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · 1 - y = 1
3 - y = 1
-y +3 = 1 | -3
-y = -2 |:(-1 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (1|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +2y = 0 (I) 3x +y = -4 (II)

Lösung einblenden
2x +2y = 0 (I) 3x +y = -4 (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 = -4
y +3x = -4 | -3x
y = -4 -3x

Als neues LGS erhält man so:

2x +2y = 0 (I) +y = ( -4 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -4 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 2 · ( -4 -3x ) = 0
2x -8 -6x = 0
-4x -8 = 0 | +8
-4x = 8 |:(-4 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 -3( -2 )

= -4 +6

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -3y = -7 (I) -3x -2y = 1 (II)

Lösung einblenden
4x -3y = -7 (I) -3x -2y = 1 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x -3y = -7
-3y +4x = -7 | -4x
-3y = -7 -4x |:(-3 )
y = 7 3 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 3 + 4 3 x ) (I) -3x -2y = 1 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 3 + 4 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -2 · ( 7 3 + 4 3 x ) = 1
-3x - 14 3 - 8 3 x = 1
- 17 3 x - 14 3 = 1 |⋅ 3
3( - 17 3 x - 14 3 ) = 3
-17x -14 = 3 | +14
-17x = 17 |:(-17 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 3 + 4 3 ( -1 )

= 7 3 - 4 3

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -2x -3y (I)
-5x +3y = -1 (II)

Lösung einblenden

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

-4y = -2x -3y | + 2x +3y (I)
-5x +3y = -1 (II)
2x -y = 0 (I) -5x +3y = -1 (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:

2x - y = 0
-y +2x = 0 | -2x
-y = -2x |:(-1 )
y = 2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-5x + 3 · 2x = -1
-5x +6x = -1
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2( -1 )

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

2x +5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

4x +4y = -16 -8 = -24

2x +5y = -8 -10 = -18

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +4y = -24

2x +5y = -18

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 +2x ) (I) 4x -2y = -4 (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 ) = -4
4x -2 -4x = -4
-2 = -4 | +2
0 = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

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

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 5 Stunden wandern. Danach hat sie 2 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 690 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 7 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 930 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:

5x -2y = 690 (I) 7x -4y = 930 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -2y = 690
-2y +5x = 690 | -5x
-2y = 690 -5x |:(-2 )
y = -345 + 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -345 + 5 2 x ) (I) 7x -4y = 930 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -345 + 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x -4 · ( -345 + 5 2 x ) = 930
7x +1380 -10x = 930
-3x +1380 = 930 | -1380
-3x = -450 |:(-3 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -345 + 5 2 150

= -345 +375

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (150|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 30

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

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

B(2|1): 1 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
10 = 1 -1b +c |-1
1 = 4 +2b +c |-4


9 = -1b +c
-3 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 9 (I) 2b +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:

2b + c = -3
c +2b = -3 | -2b
c = -3 -2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 9 (I) +c = ( -3 -2b ) (II)

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

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -3 -2( -4 )

= -3 +8

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|5)

Jetzt können wir b=-4 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -4x +5

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-2) und B(-1|14) 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 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|14): 14 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-2 = 1 +1b +c |-1
14 = 1 -1b +c |-1


-3 = 1b +c
13 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -3 (I) -b +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:

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

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -3 (I) +c = ( 13 + b ) (II)

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

b + 1 · ( 13 + b ) = -3
b +13 + b = -3
2b +13 = -3 | -13
2b = -16 |:2
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 13 -8

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|5)

Jetzt können wir b=-8 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x +5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -8x +5

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 +5

= ( x -4 ) 2 -16 +5

= ( x -4 ) 2 -11

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(4|-11).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -8x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -8x +5 nur um 5 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 +5 = 16 -32 +5 = -11

also: S(4|-11).