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 + y = 2 .

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 + 2 = 2

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x + 2 = 2
x +2 = 2 | -2
x = 0

Die Lösung ist somit: (0|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x -5y = 15 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|-6)
denn -3⋅5 -5( - 6 ) = -15 +30 = 15

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-3)
denn -3⋅0 -5( - 3 ) = 0 +15 = 15

Oder : (10|-9)
denn -3⋅10 -5( - 9 ) = -30 +45 = 15

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

-x = 4 |:(-1 )
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

-2x -2y = -4 (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:

-2 · ( -4 ) -2y = -4
8 -2y = -4
-2y +8 = -4 | -8
-2y = -12 |:(-2 )
y = 6

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|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( 4 -2y ) -3y = -5
-8 +4y -3y = -5
y -8 = -5 | +8
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 4 -23

= 4 -6

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -3y = 13 (I) -5x +4y = 6 (II)

Lösung einblenden
-5x -3y = 13 (I) -5x +4y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x -3y = 13
-3y -5x = 13 | +5x
-3y = 13 +5x |:(-3 )
y = - 13 3 - 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 13 3 - 5 3 x ) (I) -5x +4y = 6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 13 3 - 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x + 4 · ( - 13 3 - 5 3 x ) = 6
-5x - 52 3 - 20 3 x = 6
- 35 3 x - 52 3 = 6 |⋅ 3
3( - 35 3 x - 52 3 ) = 18
-35x -52 = 18 | +52
-35x = 70 |:(-35 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 13 3 - 5 3 ( -2 )

= - 13 3 + 10 3

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

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

4x = x -3( 4 + y) (I)
-2x +3 +5y = -5x -17 (II)
4x = x -12 -3y | -x +3y (I)
-2x +3 +5y = -5x -17 | -3 +5x (II)
3x +3y = -12 (I) 3x +5y = -20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +3y = -12
3y +3x = -12 | -3x
3y = -12 -3x |:3
y = -4 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -4 - x ) (I) 3x +5y = -20 (II)

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

3x + 5 · ( -4 - x ) = -20
3x -20 -5x = -20
-2x -20 = -20 | +20
-2x = 0 |:(-2 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 - ( 0 )

= -4 +0

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -3 und y = -4 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

3x +3y = ?

5x +7y = ?

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

3x +3y = -9 -12 = -21

5x +7y = -15 -28 = -43

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

3x +3y = -21

5x +7y = -43

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-6x -12y = 6 (I) 2x +4y = -2 (II)

Lösung einblenden
-6x -12y = 6 (I) 2x +4y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-6x -12y = 6
-12y -6x = 6 | +6x
-12y = 6 +6x |:(-12 )
y = - 1 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x + 4 · ( - 1 2 - 1 2 x ) = -2
2x -2 -2x = -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 6-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 32. Wenn man aber vom 6-fachen von x 7 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -23. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 32 (I) 6x -7y = -23 (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 = 32 | -6y
x = 32 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 32 -6y ) (I) 6x -7y = -23 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 32 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

6 · ( 32 -6y ) -7y = -23
192 -36y -7y = -23
-43y +192 = -23 | -192
-43y = -215 |:(-43 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 32 -65

= 32 -30

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|5)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 2

y (y-Wert): 5

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-6) und B(-3|-6) 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|-6): -6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|-6): -6 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-6 = 1 -1b +c |-1
-6 = 9 -3b +c |-9


-7 = -1b +c
-15 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -7 (I) -3b +c = -15 (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 = -15
c -3b = -15 | +3b
c = -15 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -7 (I) +c = ( -15 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -15 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( -15 +3b ) = -7
-b -15 +3b = -7
2b -15 = -7 | +15
2b = 8 |:2
b = 4

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -15 +34

= -15 +12

= -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|-7) und B(4|-4) 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|-7): -7 = 12 + b⋅1 +c

B(4|-4): -4 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-7 = 1 +1b +c |-1
-4 = 16 +4b +c |-16


-8 = 1b +c
-20 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -8 (I) 4b +c = -20 (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:

4b + c = -20
c +4b = -20 | -4b
c = -20 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -8 (I) +c = ( -20 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -20 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -20 -4b ) = -8
b -20 -4b = -8
-3b -20 = -8 | +20
-3b = 12 |:(-3 )
b = -4

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -20 -4( -4 )

= -20 +16

= -4

also

c = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-4)

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

y= x 2 -4x -4

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -4x -4

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

= x 2 -4x +4 -4 -4

= ( x -2 ) 2 -4 -4

= ( x -2 ) 2 -8

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(2|-8).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -4x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -4x -4 nur um -4 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -4x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -4x = 0
x · ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(2|y).

y = 2 2 -42 -4 = 4 -8 -4 = -8

also: S(2|-8).