Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +4y = 31 .

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

Lösung einblenden

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

3x +44 = 31

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

3x +44 = 31
3x +16 = 31 | -16
3x = 15 |:3
x = 5

Die Lösung ist somit: (5|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x -5y = 20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|1)
denn 5⋅5 -51 = 25 -5 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-4)
denn 5⋅0 -5( - 4 ) = 0 +20 = 20

Oder : (10|6)
denn 5⋅10 -56 = 50 -30 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -4y = 23 (I) -3y = 15 (II)

Lösung einblenden
-x -4y = 23 (I) -3y = 15 (II)

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

-3y = 15 |:(-3 )
y = -5

Als neues LGS erhält man so:

-x -4y = 23 (I) +y = -5 (II)

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

-x -4 · ( -5 ) = 23
-x +20 = 23 | -20
-x = 3 |:(-1 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -y = 9 (I) 2x +y = 9 (II)

Lösung einblenden
4x -y = 9 (I) 2x +y = 9 (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 = 9
y +2x = 9 | -2x
y = 9 -2x

Als neues LGS erhält man so:

4x -y = 9 (I) +y = ( 9 -2x ) (II)

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

4x -1 · ( 9 -2x ) = 9
4x -9 +2x = 9
6x -9 = 9 | +9
6x = 18 |:6
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 -23

= 9 -6

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

-x - y = -5
-y - x = -5 | + x
-y = -5 + x |:(-1 )
y = 5 - x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x + 3 · ( 5 - x ) = 15
2x +15 -3x = 15
-x +15 = 15 | -15
-x = 0 |:(-1 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 - ( 0 )

= 5 +0

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (0|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -11 = -x -4y (I)
-x +5y = 28 (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 -11 = -x -4y | + 11 + x +4y (I)
-x +5y = 28 (II)
3x +4y = 11 (I) -x +5y = 28 (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 = 28 | -5y
-x = 28 -5y |:(-1 )
x = -28 +5y

Als neues LGS erhält man so:

3x +4y = 11 (I) x = ( -28 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -28 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -28 +5y ) +4y = 11
-84 +15y +4y = 11
19y -84 = 11 | +84
19y = 95 |:19
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -28 +55

= -28 +25

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -1 und y = 1 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 +5y = ?

-6x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -1 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

-4x +5y = 4 +5 = 9

-6x +6y = 6 +6 = 12

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +5y = 9

-6x +6y = 12

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

2x -2y = -6 (I) -2x -y = 0 (II)

Lösung einblenden
2x -2y = -6 (I) -2x -y = 0 (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 = 0
-y -2x = 0 | +2x
-y = 2x |:(-1 )
y = -2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x -2 · ( -2x ) = -6
2x +4x = -6
6x = -6 |:6
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -2( -1 )

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|2)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Herr Maier zahlt für 6kg Äpfel und 3kg Birnen zusammen 16,2 Euro.Frau Müller zahlt für 3kg Äpfel und 2kg Birnen zusammen 9 Euro.Wie viel kostet ein Kilo Äpfel, wie viel ein Kilo Birnen ?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kg-Preis der Äpfel und y als kg-Preis der Birnen und

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

6x +3y = 16,2 (I) 3x +2y = 9 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +3y = 16,2
3y +6x = 16,2 | -6x
3y = 16,2 -6x |:3
y = 5,4 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 5,4 -2x ) (I) 3x +2y = 9 (II)

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

3x + 2 · ( 5,4 -2x ) = 9
3x +10,8 -4x = 9
-x +10,8 = 9 | -10,8
-x = -1,8 |:(-1 )
x = 1,8

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5,4 -21,8

= 5,4 -3,6

= 1,8

also

y = 1.8

Die Lösung des LGS ist damit: (1.8|1.8)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kg-Preis der Äpfel (x-Wert): 1.8

kg-Preis der Birnen (y-Wert): 1.8

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|4) und B(-3|16) 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|4): 4 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|16): 16 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
4 = 1 -1b +c |-1
16 = 9 -3b +c |-9


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

-3b + c = 7
c -3b = 7 | +3b
c = 7 +3b

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 7 +3( -2 )

= 7 -6

= 1

also

c = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|1)

Jetzt können wir b=-2 und c=1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -2x +1

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-3) und B(4|-12) 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|-3): -3 = 12 + b⋅1 +c

B(4|-12): -12 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-3 = 1 +1b +c |-1
-12 = 16 +4b +c |-16


-4 = 1b +c
-28 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -4 (I) 4b +c = -28 (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 = -28
c +4b = -28 | -4b
c = -28 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -4 (I) +c = ( -28 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -28 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -28 -4b ) = -4
b -28 -4b = -4
-3b -28 = -4 | +28
-3b = 24 |:(-3 )
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -28 -4( -8 )

= -28 +32

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|4)

Jetzt können wir b=-8 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x +4

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -8x +4

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 +4

= ( x -4 ) 2 -16 +4

= ( x -4 ) 2 -12

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(4|-12).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -8x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -8x +4 nur um 4 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 +4 = 16 -32 +4 = -12

also: S(4|-12).