Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +3y = -5 .

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

Lösung einblenden

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

44 +3y = -5

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

44 +3y = -5
16 +3y = -5
3y +16 = -5 | -16
3y = -21 |:3
y = -7

Die Lösung ist somit: (4|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|-6)
denn -4⋅( - 1 ) +1( - 6 ) = 4 -6 = -2

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-2)
denn -4⋅0 +1( - 2 ) = 0 -2 = -2

Oder : (-2|-10)
denn -4⋅( - 2 ) +1( - 10 ) = 8 -10 = -2

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +4y = 44 (I) 4x = -24 (II)

Lösung einblenden
-4x +4y = 44 (I) 4x = -24 (II)

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

4x = -24 |:4
x = -6

Als neues LGS erhält man so:

-4x +4y = 44 (I) x = -6 (II)

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

-4 · ( -6 ) +4y = 44
24 +4y = 44
4y +24 = 44 | -24
4y = 20 |:4
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = -11 (I) 2x +4y = 26 (II)

Lösung einblenden
x -2y = -11 (I) 2x +4y = 26 (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 = -11 | +2y
x = -11 +2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -11 +2y ) (I) 2x +4y = 26 (II)

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

2 · ( -11 +2y ) +4y = 26
-22 +4y +4y = 26
8y -22 = 26 | +22
8y = 48 |:8
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -11 +26

= -11 +12

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = -6 (I) -5x +y = -15 (II)

Lösung einblenden
x -2y = -6 (I) -5x +y = -15 (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:

-5x + y = -15
y -5x = -15 | +5x
y = -15 +5x

Als neues LGS erhält man so:

x -2y = -6 (I) +y = ( -15 +5x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -15 +5x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x -2 · ( -15 +5x ) = -6
x +30 -10x = -6
-9x +30 = -6 | -30
-9x = -36 |:(-9 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -15 +54

= -15 +20

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (4|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

9y = 3( -x +9 )+5y (I)
-x +7 = y (II)

Lösung einblenden

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

9y = 3( -x +9 )+5y (I)
-x +7 = y (II)
9y = -3x +27 +5y | + 3x -5y (I)
-x +7 = y | -7 - y (II)
3x +4y = 27 (I) -x -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:

-x - y = -7
-y - x = -7 | + x
-y = -7 + x |:(-1 )
y = 7 - x

Als neues LGS erhält man so:

3x +4y = 27 (I) +y = ( 7 - x ) (II)

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

3x + 4 · ( 7 - x ) = 27
3x +28 -4x = 27
-x +28 = 27 | -28
-x = -1 |:(-1 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 - 1

= 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 = 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.:

-4x +5y = ?

-7x +10y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -1 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

-4x +5y = 4 +25 = 29

-7x +10y = 7 +50 = 57

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +5y = 29

-7x +10y = 57

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x -y = -16 (I) 4x -y = 26 (II)

Lösung einblenden
-3x -y = -16 (I) 4x -y = 26 (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 = 26
-y +4x = 26 | -4x
-y = 26 -4x |:(-1 )
y = -26 +4x

Als neues LGS erhält man so:

-3x -y = -16 (I) +y = ( -26 +4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -26 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -1 · ( -26 +4x ) = -16
-3x +26 -4x = -16
-7x +26 = -16 | -26
-7x = -42 |:(-7 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -26 +46

= -26 +24

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-2)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 3-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 8. Wenn man aber vom 4-fachen von x 4 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 16. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +3y = 8 (I) 4x -4y = 16 (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 = 8 | -3y
x = 8 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 8 -3y ) (I) 4x -4y = 16 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 8 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 8 -3y ) -4y = 16
32 -12y -4y = 16
-16y +32 = 16 | -32
-16y = -16 |:(-16 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 8 -31

= 8 -3

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|1)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 5

y (y-Wert): 1

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|7) und B(-2|4) 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(-2|4): 4 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
7 = 1 +1b +c |-1
4 = 4 -2b +c |-4


6 = 1b +c
0 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 6 (I) -2b +c = 0 (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 = 0
c -2b = 0 | +2b
c = 2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 6 (I) +c = 2 b (II)

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

b + 1 · 2b = 6
b +2b = 6
3b = 6 |:3
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 22

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (2|4)

Jetzt können wir b=2 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +2x +4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|3) und B(2|4) 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(2|4): 4 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
3 = 1 +1b +c |-1
4 = 4 +2b +c |-4


2 = 1b +c
0 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 2 (I) 2b +c = 0 (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 = 0
c +2b = 0 | -2b
c = -2b

Als neues LGS erhält man so:

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

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

b + 1 · ( -2b ) = 2
b -2b = 2
-b = 2 |:(-1 )
b = -2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -2( -2 )

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|4)

Jetzt können wir b=-2 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -2x +4

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -2x +4

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 +4

= ( x -1 ) 2 -1 +4

= ( x -1 ) 2 +3

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(1|3).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -2x +4 nur um 4 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 -21 +4 = 1 -2 +4 = 3

also: S(1|3).