Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +3y = 17 .

Bestimme x so, dass (x|1) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 1 in die Gleichung ein und erhält:

-2x +31 = 17

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-2x +31 = 17
-2x +3 = 17 | -3
-2x = 14 |:(-2 )
x = -7

Die Lösung ist somit: (-7|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|2)
denn -2⋅( - 6 ) -52 = 12 -10 = 2

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-11|4)
denn -2⋅( - 11 ) -54 = 22 -20 = 2

Oder : (-1|0)
denn -2⋅( - 1 ) -50 = 2 +0 = 2

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+y = -6 (I) -2x +2y = -24 (II)

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung ja schon das y gegeben ist.

y = -6


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

-2x + 2 · ( -6 ) = -24
-2x -12 = -24 | +12
-2x = -12 |:(-2 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

2x + y = 4
y +2x = 4 | -2x
y = 4 -2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x + 4 · ( 4 -2x ) = -5
x +16 -8x = -5
-7x +16 = -5 | -16
-7x = -21 |:(-7 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 -23

= 4 -6

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -2y = 20 (I) 2x +2y = -8 (II)

Lösung einblenden
-5x -2y = 20 (I) 2x +2y = -8 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x -2y = 20
-2y -5x = 20 | +5x
-2y = 20 +5x |:(-2 )
y = -10 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -10 - 5 2 x ) (I) 2x +2y = -8 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -10 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 2 · ( -10 - 5 2 x ) = -8
2x -20 -5x = -8
-3x -20 = -8 | +20
-3x = 12 |:(-3 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -10 - 5 2 ( -4 )

= -10 +10

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 2 x -y = 1 (I) - 1 5 x - 1 3 y = - 28 15 (II)

Lösung einblenden
1 2 x -y = 1 (I) - 1 5 x - 1 3 y = - 28 15 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -1 + 1 2 x ) (I) - 1 5 x - 1 3 y = - 28 15 (II)

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

- 1 5 x - 1 3 · ( -1 + 1 2 x ) = - 28 15
- 1 5 x + 1 3 - 1 6 x = - 28 15
- 11 30 x + 1 3 = - 28 15 |⋅ 30
30( - 11 30 x + 1 3 ) = -56
-11x +10 = -56 | -10
-11x = -66 |:(-11 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -1 + 1 2 6

= -1 +3

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -3 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.:

-2x +5y = ?

-3x +9y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -3 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

-2x +5y = 6 -5 = 1

-3x +9y = 9 -9 = 0

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +5y = 1

-3x +9y = 0

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

2x -4y = 8 (I) -2x -y = 7 (II)

Lösung einblenden
2x -4y = 8 (I) -2x -y = 7 (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 = 7
-y -2x = 7 | +2x
-y = 7 +2x |:(-1 )
y = -7 -2x

Als neues LGS erhält man so:

2x -4y = 8 (I) +y = ( -7 -2x ) (II)

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

2x -4 · ( -7 -2x ) = 8
2x +28 +8x = 8
10x +28 = 8 | -28
10x = -20 |:10
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -7 -2( -2 )

= -7 +4

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-3)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 2-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 7. Wenn man aber vom 2-fachen von x 4 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -10. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +2y = 7 (I) 2x -4y = -10 (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 = 7 | -2y
x = 7 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 7 -2y ) (I) 2x -4y = -10 (II)

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

2 · ( 7 -2y ) -4y = -10
14 -4y -4y = -10
-8y +14 = -10 | -14
-8y = -24 |:(-8 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 7 -23

= 7 -6

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|3)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 3

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|2) und B(4|23) 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|2): 2 = 12 + b⋅1 +c

B(4|23): 23 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
2 = 1 +1b +c |-1
23 = 16 +4b +c |-16


1 = 1b +c
7 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 1 (I) 4b +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:

4b + c = 7
c +4b = 7 | -4b
c = 7 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 1 (I) +c = ( 7 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 7 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 7 -4b ) = 1
b +7 -4b = 1
-3b +7 = 1 | -7
-3b = -6 |:(-3 )
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 7 -42

= 7 -8

= -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|8) und B(-2|-19) 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(-2|-19): -19 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
8 = 1 +1b +c |-1
-19 = 4 -2b +c |-4


7 = 1b +c
-23 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 7 (I) -2b +c = -23 (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 = -23
c -2b = -23 | +2b
c = -23 +2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 7 (I) +c = ( -23 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -23 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -23 +2b ) = 7
b -23 +2b = 7
3b -23 = 7 | +23
3b = 30 |:3
b = 10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -23 +210

= -23 +20

= -3

also

c = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (10|-3)

Jetzt können wir b=10 und c=-3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +10x -3

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +10x -3

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +10x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 10x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 5 zu 25. Diese 25 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 25, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +10x +25 -25 -3

= ( x +5 ) 2 -25 -3

= ( x +5 ) 2 -28

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-5|-28).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +10x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +10x -3 nur um -3 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 +10x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 +10x = 0
x ( x +10 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +10 = 0 | -10
x2 = -10

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-5|y).

y = ( -5 ) 2 +10( -5 ) -3 = 25 -50 -3 = -28

also: S(-5|-28).