Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -2y = 38 .

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

Lösung einblenden

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

46 -2y = 38

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

46 -2y = 38
24 -2y = 38
-2y +24 = 38 | -24
-2y = 14 |:(-2 )
y = -7

Die Lösung ist somit: (6|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +4y = 6 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-2|2)
denn 1⋅( - 2 ) +42 = -2 +8 = 6

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (2|1)
denn 1⋅2 +41 = 2 +4 = 6

Oder : (-6|3)
denn 1⋅( - 6 ) +43 = -6 +12 = 6

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -4y = 8 (I) 3x = -12 (II)

Lösung einblenden
3x -4y = 8 (I) 3x = -12 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

3x -4y = 8 (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:

3 · ( -4 ) -4y = 8
-12 -4y = 8
-4y -12 = 8 | +12
-4y = 20 |:(-4 )
y = -5

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|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = 11 (I) x -4y = -11 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = 11 (I) x -4y = -11 (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 -4y = -11 | +4y
x = -11 +4y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +y = 11 (I) x = ( -11 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -11 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -11 +4y ) + y = 11
33 -12y + y = 11
-11y +33 = 11 | -33
-11y = -22 |:(-11 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -11 +42

= -11 +8

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -2y = -4 (I) -3x -2y = 6 (II)

Lösung einblenden
2x -2y = -4 (I) -3x -2y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -2y = -4
-2y +2x = -4 | -2x
-2y = -4 -2x |:(-2 )
y = 2 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x -2 · ( 2 + x ) = 6
-3x -4 -2x = 6
-5x -4 = 6 | +4
-5x = 10 |:(-5 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 -2

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x - 3 2 y = 3 (I) -3x + 3 2 y = 9 (II)

Lösung einblenden
-3x - 3 2 y = 3 (I) -3x + 3 2 y = 9 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -2 -2x ) (I) -3x + 3 2 y = 9 (II)

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

-3x + 3 2 · ( -2 -2x ) = 9
-3x -3 -3x = 9
-6x -3 = 9 | +3
-6x = 12 |:(-6 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -2 -2( -2 )

= -2 +4

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 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.:

-2x +3y = ?

2x -5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

-2x +3y = 10 +6 = 16

2x -5y = -10 -10 = -20

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +3y = 16

2x -5y = -20

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-5x -3y = -21 (I) -4x +4y = -36 (II)

Lösung einblenden
-5x -3y = -21 (I) -4x +4y = -36 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x -3y = -21
-3y -5x = -21 | +5x
-3y = -21 +5x |:(-3 )
y = 7 - 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 - 5 3 x ) (I) -4x +4y = -36 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 - 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x + 4 · ( 7 - 5 3 x ) = -36
-4x +28 - 20 3 x = -36
- 32 3 x +28 = -36 |⋅ 3
3( - 32 3 x +28 ) = -108
-32x +84 = -108 | -84
-32x = -192 |:(-32 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 - 5 3 6

= 7 -10

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-3)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 6 Stunden wandern. Danach hat sie 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 780 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 6 Stunden wandern und hat 2 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 840 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:

6x -4y = 780 (I) 6x -2y = 840 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x -4y = 780
-4y +6x = 780 | -6x
-4y = 780 -6x |:(-4 )
y = -195 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -195 + 3 2 x ) (I) 6x -2y = 840 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -195 + 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x -2 · ( -195 + 3 2 x ) = 840
6x +390 -3x = 840
3x +390 = 840 | -390
3x = 450 |:3
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -195 + 3 2 150

= -195 +225

= 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|7) und B(4|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|7): 7 = 12 + b⋅1 +c

B(4|28): 28 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
7 = 1 +1b +c |-1
28 = 16 +4b +c |-16


6 = 1b +c
12 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 6 (I) 4b +c = 12 (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 = 12
c +4b = 12 | -4b
c = 12 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 6 (I) +c = ( 12 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 12 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 12 -4b ) = 6
b +12 -4b = 6
-3b +12 = 6 | -12
-3b = -6 |:(-3 )
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 12 -42

= 12 -8

= 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

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

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

B(-1|8): 8 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

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


-9 = 1b +c
7 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -9 (I) -b +c = 7 (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 = 7
c - b = 7 | + b
c = 7 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -9 (I) +c = ( 7 + b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 7 + b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 7 + b ) = -9
b +7 + b = -9
2b +7 = -9 | -7
2b = -16 |:2
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 7 -8

= -1

also

c = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|-1)

Jetzt können wir b=-8 und c=-1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x -1

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -8x -1

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 -1

= ( x -4 ) 2 -16 -1

= ( x -4 ) 2 -17

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(4|-17).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -8x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -8x -1 nur um -1 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 -1 = 16 -32 -1 = -17

also: S(4|-17).