Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (0|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 0 in die Gleichung ein und erhält:

0 -2y = -6

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

0 -2y = -6
-2y = -6 |:(-2 )
y = 3

Die Lösung ist somit: (0|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +3y = -20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|0)
denn -4⋅5 +30 = -20 +0 = -20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|4)
denn -4⋅8 +34 = -32 +12 = -20

Oder : (2|-4)
denn -4⋅2 +3( - 4 ) = -8 -12 = -20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = 24 (I) 4x -3y = 14 (II)

Lösung einblenden
-4y = 24 (I) 4x -3y = 14 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein x mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach y umstellen:

-4y = 24 |:(-4 )
y = -6

Als neues LGS erhält man so:

+y = -6 (I) 4x -3y = 14 (II)

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

4x -3 · ( -6 ) = 14
4x +18 = 14 | -18
4x = -4 |:4
x = -1

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: (-1|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +2y = 19 (I) x -3y = -1 (II)

Lösung einblenden
3x +2y = 19 (I) x -3y = -1 (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 -3y = -1 | +3y
x = -1 +3y

Als neues LGS erhält man so:

3x +2y = 19 (I) x = ( -1 +3y ) (II)

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

3 · ( -1 +3y ) +2y = 19
-3 +9y +2y = 19
11y -3 = 19 | +3
11y = 22 |:11
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -1 +32

= -1 +6

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -2y = 12 (I) -4x -y = -9 (II)

Lösung einblenden
2x -2y = 12 (I) -4x -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:

-4x - y = -9
-y -4x = -9 | +4x
-y = -9 +4x |:(-1 )
y = 9 -4x

Als neues LGS erhält man so:

2x -2y = 12 (I) +y = ( 9 -4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 9 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -2 · ( 9 -4x ) = 12
2x -18 +8x = 12
10x -18 = 12 | +18
10x = 30 |:10
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 -43

= 9 -12

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 2 x -2y = - 25 2 (I) 3x - 3 2 y = -6 (II)

Lösung einblenden
- 1 2 x -2y = - 25 2 (I) 3x - 3 2 y = -6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 1 2 x -2y = - 25 2
-2y - 1 2 x = - 25 2 |⋅ 2
2( -2y - 1 2 x) = -25
-4y - x = -25 | + x
-4y = -25 + x |:(-4 )
y = 25 4 - 1 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 25 4 - 1 4 x ) (I) 3x - 3 2 y = -6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 25 4 - 1 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x - 3 2 · ( 25 4 - 1 4 x ) = -6
3x - 75 8 + 3 8 x = -6
27 8 x - 75 8 = -6 |⋅ 8
8( 27 8 x - 75 8 ) = -48
27x -75 = -48 | +75
27x = 27 |:27
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 25 4 - 1 4 1

= 25 4 - 1 4

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

-5x -4y = ?

-6x -7y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

-5x -4y = -5 -8 = -13

-6x -7y = -6 -14 = -20

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -4y = -13

-6x -7y = -20

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x -3y = -3 (I) -12x +12y = 13 (II)

Lösung einblenden
3x -3y = -3 (I) -12x +12y = 13 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -3y = -3
-3y +3x = -3 | -3x
-3y = -3 -3x |:(-3 )
y = 1 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 + x ) (I) -12x +12y = 13 (II)

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

-12x + 12 · ( 1 + x ) = 13
-12x +12 +12x = 13
12 = 13 | -12
0 = 1

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 4-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 13. Wenn man aber vom 6-fachen von x 5 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 20. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +4y = 13 (I) 6x -5y = 20 (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 +4y = 13 | -4y
x = 13 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 13 -4y ) (I) 6x -5y = 20 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 13 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

6 · ( 13 -4y ) -5y = 20
78 -24y -5y = 20
-29y +78 = 20 | -78
-29y = -58 |:(-29 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 13 -42

= 13 -8

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|2)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 5

y (y-Wert): 2

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|7) und B(4|52) 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|52): 52 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
7 = 1 +1b +c |-1
52 = 16 +4b +c |-16


6 = 1b +c
36 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 6 (I) 4b +c = 36 (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 = 36
c +4b = 36 | -4b
c = 36 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 6 (I) +c = ( 36 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 36 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 36 -4b ) = 6
b +36 -4b = 6
-3b +36 = 6 | -36
-3b = -30 |:(-3 )
b = 10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 36 -410

= 36 -40

= -4

also

c = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (10|-4)

Jetzt können wir b=10 und c=-4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +10x -4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|8) und B(-3|28) 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 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|28): 28 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
8 = 1 -1b +c |-1
28 = 9 -3b +c |-9


7 = -1b +c
19 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 7 (I) -3b +c = 19 (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 = 19
c -3b = 19 | +3b
c = 19 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 7 (I) +c = ( 19 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 19 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 19 +3b ) = 7
-b +19 +3b = 7
2b +19 = 7 | -19
2b = -12 |:2
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 19 +3( -6 )

= 19 -18

= 1

also

c = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|1)

Jetzt können wir b=-6 und c=1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x +1

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -6x +1

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -6x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -6x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -3 zu 9. Diese 9 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 9, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -6x +9 -9 +1

= ( x -3 ) 2 -9 +1

= ( x -3 ) 2 -8

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(3|-8).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -6x +1 nur um 1 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -6x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -6x = 0
x ( x -6 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -6 = 0 | +6
x2 = 6

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(3|y).

y = 3 2 -63 +1 = 9 -18 +1 = -8

also: S(3|-8).