Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x -3y = 15 .

Bestimme x so, dass (x|-7) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -7 in die Gleichung ein und erhält:

x -3( -7 ) = 15

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x -3( -7 ) = 15
x +21 = 15 | -21
x = -6

Die Lösung ist somit: (-6|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x -4y = -26 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-2|6)
denn 1⋅( - 2 ) -46 = -2 -24 = -26

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-6|5)
denn 1⋅( - 6 ) -45 = -6 -20 = -26

Oder : (2|7)
denn 1⋅2 -47 = 2 -28 = -26

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +3y = 0 (I) 3x = -12 (II)

Lösung einblenden
3x +3y = 0 (I) 3x = -12 (II)

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

3x = -12 |:3
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. 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:

x -3y = -12 (I) 3x +2y = 30 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -12 (I) 3x +2y = 30 (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 = -12 | +3y
x = -12 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -12 +3y ) (I) 3x +2y = 30 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -12 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -12 +3y ) +2y = 30
-36 +9y +2y = 30
11y -36 = 30 | +36
11y = 66 |:11
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -12 +36

= -12 +18

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +2y = 0 (I) 4x +3y = 6 (II)

Lösung einblenden
2x +2y = 0 (I) 4x +3y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +2y = 0
2y +2x = 0 | -2x
2y = -2x |:2
y = -x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x + 3 · ( -x ) = 6
4x -3x = 6
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3y = -5x +43 (I)
-14 - y = -4x (II)

Lösung einblenden

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

3y = -5x +43 | + 5x (I)
-14 - y = -4x | + 14 +4x (II)
5x +3y = 43 (I) 4x -y = 14 (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 = 14
-y +4x = 14 | -4x
-y = 14 -4x |:(-1 )
y = -14 +4x

Als neues LGS erhält man so:

5x +3y = 43 (I) +y = ( -14 +4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -14 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 3 · ( -14 +4x ) = 43
5x -42 +12x = 43
17x -42 = 43 | +42
17x = 85 |:17
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -14 +45

= -14 +20

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (5|6)

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.:

1x +4y = ?

-2x -6y = ?

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

1x +4y = -4 -12 = -16

-2x -6y = 8 +18 = 26

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +4y = -16

-2x -6y = 26

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
x +2y = -9 (I) 2x -y = 12 (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 = 12
-y +2x = 12 | -2x
-y = 12 -2x |:(-1 )
y = -12 +2x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -12 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x + 2 · ( -12 +2x ) = -9
x -24 +4x = -9
5x -24 = -9 | +24
5x = 15 |:5
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -12 +23

= -12 +6

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-6)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 5-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 25. Wenn man aber vom 5-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 1. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +5y = 25 (I) 5x -6y = 1 (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 +5y = 25 | -5y
x = 25 -5y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 25 -5y ) (I) 5x -6y = 1 (II)

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

5 · ( 25 -5y ) -6y = 1
125 -25y -6y = 1
-31y +125 = 1 | -125
-31y = -124 |:(-31 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 25 -54

= 25 -20

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 5

y (y-Wert): 4

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|11) und B(2|20) 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|11): 11 = 12 + b⋅1 +c

B(2|20): 20 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
11 = 1 +1b +c |-1
20 = 4 +2b +c |-4


10 = 1b +c
16 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 10 (I) 2b +c = 16 (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 = 16
c +2b = 16 | -2b
c = 16 -2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 10 (I) +c = ( 16 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 16 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 16 -2b ) = 10
b +16 -2b = 10
-b +16 = 10 | -16
-b = -6 |:(-1 )
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 16 -26

= 16 -12

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (6|4)

Jetzt können wir b=6 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +6x +4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-11) und B(2|16) 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|-11): -11 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(2|16): 16 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-11 = 1 -1b +c |-1
16 = 4 +2b +c |-4


-12 = -1b +c
12 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -12 (I) 2b +c = 12 (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 = 12
c +2b = 12 | -2b
c = 12 -2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -12 (I) +c = ( 12 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 12 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 12 -2b ) = -12
-b +12 -2b = -12
-3b +12 = -12 | -12
-3b = -24 |:(-3 )
b = 8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 12 -28

= 12 -16

= -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 -20

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-4|-20).


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 +8( -4 ) -4 = 16 -32 -4 = -20

also: S(-4|-20).