Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -3y = -37 .

Bestimme x so, dass (x|4) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 4 in die Gleichung ein und erhält:

-5x -34 = -37

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-5x -34 = -37
-5x -12 = -37 | +12
-5x = -25 |:(-5 )
x = 5

Die Lösung ist somit: (5|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x -5y = -22 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|6)
denn 2⋅4 -56 = 8 -30 = -22

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-1|4)
denn 2⋅( - 1 ) -54 = -2 -20 = -22

Oder : (9|8)
denn 2⋅9 -58 = 18 -40 = -22

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x = 8 (I) -3x +3y = 0 (II)

Lösung einblenden
2x = 8 (I) -3x +3y = 0 (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 = 8 |:2
x = 4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3 · 4 +3y = 0
-12 +3y = 0
3y -12 = 0 | +12
3y = 12 |:3
y = 4

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|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
2x +3y = 5 (I) -2x +y = 15 (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:

-2x + y = 15
y -2x = 15 | +2x
y = 15 +2x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 15 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 3 · ( 15 +2x ) = 5
2x +45 +6x = 5
8x +45 = 5 | -45
8x = -40 |:8
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 15 +2( -5 )

= 15 -10

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +3y = -38 (I) -2x -5y = 20 (II)

Lösung einblenden
-4x +3y = -38 (I) -2x -5y = 20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +3y = -38
3y -4x = -38 | +4x
3y = -38 +4x |:3
y = - 38 3 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 38 3 + 4 3 x ) (I) -2x -5y = 20 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 38 3 + 4 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -5 · ( - 38 3 + 4 3 x ) = 20
-2x + 190 3 - 20 3 x = 20
- 26 3 x + 190 3 = 20 |⋅ 3
3( - 26 3 x + 190 3 ) = 60
-26x +190 = 60 | -190
-26x = -130 |:(-26 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 38 3 + 4 3 5

= - 38 3 + 20 3

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

0 = 5x +21 - y (I)
5y = -x -25 (II)

Lösung einblenden

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

0 = 5x +21 - y | -5x + y (I)
5y = -x -25 | + x (II)
-5x +y = 21 (I) x +5y = -25 (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 +5y = -25 | -5y
x = -25 -5y

Als neues LGS erhält man so:

-5x +y = 21 (I) x = ( -25 -5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -25 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( -25 -5y ) + y = 21
125 +25y + y = 21
26y +125 = 21 | -125
26y = -104 |:26
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -25 -5( -4 )

= -25 +20

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-4)

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.:

-2x -3y = ?

-1x -4y = ?

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

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

-1x -4y = -4 +12 = 8

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x -3y = 1

-1x -4y = 8

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +4y = 1 (I) 8x -8y = -2 (II)

Lösung einblenden
-4x +4y = 1 (I) 8x -8y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +4y = 1
4y -4x = 1 | +4x
4y = 1 +4x |:4
y = 1 4 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 4 + x ) (I) 8x -8y = -2 (II)

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

8x -8 · ( 1 4 + x ) = -2
8x -2 -8x = -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 13. Wenn man aber vom 5-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -7. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 13 (I) 5x -6y = -7 (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 = 13 | -6y
x = 13 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 13 -6y ) (I) 5x -6y = -7 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 13 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 13 -6y ) -6y = -7
65 -30y -6y = -7
-36y +65 = -7 | -65
-36y = -72 |:(-36 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 13 -62

= 13 -12

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|2)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 2

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|3) und B(-2|10) 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|3): 3 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-2|10): 10 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
3 = 1 -1b +c |-1
10 = 4 -2b +c |-4


2 = -1b +c
6 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 2 (I) -2b +c = 6 (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 = 6
c -2b = 6 | +2b
c = 6 +2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 2 (I) +c = ( 6 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 6 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 6 +2( -4 )

= 6 -8

= -2

also

c = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-2)

Jetzt können wir b=-4 und c=-2 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -4x -2

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-5) und B(2|-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|-5): -5 = 12 + b⋅1 +c

B(2|-10): -10 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-5 = 1 +1b +c |-1
-10 = 4 +2b +c |-4


-6 = 1b +c
-14 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -6 (I) 2b +c = -14 (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 = -14
c +2b = -14 | -2b
c = -14 -2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -6 (I) +c = ( -14 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -14 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -14 -2b ) = -6
b -14 -2b = -6
-b -14 = -6 | +14
-b = 8 |:(-1 )
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -14 -2( -8 )

= -14 +16

= 2

also

c = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|2)

Jetzt können wir b=-8 und c=2 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x +2

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -8x +2

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 +2

= ( x -4 ) 2 -16 +2

= ( x -4 ) 2 -14

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(4|-14).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -8x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -8x +2 nur um 2 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 +2 = 16 -32 +2 = -14

also: S(4|-14).