Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +4y = -30 .

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

Lösung einblenden

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

-5x +40 = -30

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-5x +40 = -30
-5x = -30 |:(-5 )
x = 6

Die Lösung ist somit: (6|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +4y = 47 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-7|3)
denn -5⋅( - 7 ) +43 = 35 +12 = 47

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|8)
denn -5⋅( - 3 ) +48 = 15 +32 = 47

Oder : (-11|-2)
denn -5⋅( - 11 ) +4( - 2 ) = 55 -8 = 47

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+4y = 16 (I) -3x +3y = 9 (II)

Lösung einblenden
+4y = 16 (I) -3x +3y = 9 (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 = 16 |:4
y = 4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x + 3 · 4 = 9
-3x +12 = 9 | -12
-3x = -3 |:(-3 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = -11 (I) 3x -3y = 15 (II)

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

-4x + y = -11
y -4x = -11 | +4x
y = -11 +4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -11 +4x ) (I) 3x -3y = 15 (II)

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

3x -3 · ( -11 +4x ) = 15
3x +33 -12x = 15
-9x +33 = 15 | -33
-9x = -18 |:(-9 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -11 +42

= -11 +8

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3 · ( -5 -5y ) -5y = 15
15 +15y -5y = 15
10y +15 = 15 | -15
10y = 0 |:10
y = 0

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -5 -50

= -5 +0

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -5y = 11 (I)
-4 = 5x +13 +2y (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 -5y = 11 (I)
-4 = 5x +13 +2y | + 4 -5x -2y (II)
-2x -5y = 11 (I) -5x -2y = 17 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -5y = 11
-5y -2x = 11 | +2x
-5y = 11 +2x |:(-5 )
y = - 11 5 - 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 11 5 - 2 5 x ) (I) -5x -2y = 17 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 11 5 - 2 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x -2 · ( - 11 5 - 2 5 x ) = 17
-5x + 22 5 + 4 5 x = 17
- 21 5 x + 22 5 = 17 |⋅ 5
5( - 21 5 x + 22 5 ) = 85
-21x +22 = 85 | -22
-21x = 63 |:(-21 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 11 5 - 2 5 ( -3 )

= - 11 5 + 6 5

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 und y = -5 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 -2y = ?

4x +1y = ?

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

5x -2y = -10 +10 = 0

4x +1y = -8 -5 = -13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x -2y = 0

4x +1y = -13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
2x +y = 0 (I) x -y = -3 (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 = -3
-y + x = -3 | - x
-y = -3 - x |:(-1 )
y = 3 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 3 -1

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|2)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 3-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 11. Wenn man aber vom 2-fachen von x 5 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -11. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +3y = 11 (I) 2x -5y = -11 (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 +3y = 11 | -3y
x = 11 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 11 -3y ) (I) 2x -5y = -11 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 11 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 11 -3y ) -5y = -11
22 -6y -5y = -11
-11y +22 = -11 | -22
-11y = -33 |:(-11 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 -33

= 11 -9

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|3)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 2

y (y-Wert): 3

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-6) und B(1|6) 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|-6): -6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(1|6): 6 = 12 + b⋅1 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-6 = 1 -1b +c |-1
6 = 1 +1b +c |-1


-7 = -1b +c
5 = 1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -7 (I) b +c = 5 (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 = 5
c + b = 5 | - b
c = 5 - b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -7 (I) +c = ( 5 - b ) (II)

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

-b + 1 · ( 5 - b ) = -7
-b +5 - b = -7
-2b +5 = -7 | -5
-2b = -12 |:(-2 )
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 5 - 6

= -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

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|6) und B(3|18) 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|6): 6 = 12 + b⋅1 +c

B(3|18): 18 = 32 + b⋅3 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
6 = 1 +1b +c |-1
18 = 9 +3b +c |-9


5 = 1b +c
9 = 3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 5 (I) 3b +c = 9 (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 = 9
c +3b = 9 | -3b
c = 9 -3b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 5 (I) +c = ( 9 -3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 9 -3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 9 -3b ) = 5
b +9 -3b = 5
-2b +9 = 5 | -9
-2b = -4 |:(-2 )
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 9 -32

= 9 -6

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (2|3)

Jetzt können wir b=2 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +2x +3

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +2x +3

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +2x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 2x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 1 zu 1. Diese 1 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 1, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +2x +1 -1 +3

= ( x +1 ) 2 -1 +3

= ( x +1 ) 2 +2

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-1|2).


2. Weg

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

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

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

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +2 = 0 | -2
x2 = -2

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-1|y).

y = ( -1 ) 2 +2( -1 ) +3 = 1 -2 +3 = 2

also: S(-1|2).