Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x - y = -1 .

Bestimme y so, dass (2|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 2 in die Gleichung ein und erhält:

-42 - y = -1

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-42 - y = -1
-8 - y = -1
-y -8 = -1 | +8
-y = 7 |:(-1 )
y = -7

Die Lösung ist somit: (2|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +2y = 9 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|5)
denn -1⋅1 +25 = -1 +10 = 9

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|6)
denn -1⋅3 +26 = -3 +12 = 9

Oder : (-1|4)
denn -1⋅( - 1 ) +24 = 1 +8 = 9

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = 0 (I) +3y = 18 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = 0 (I) +3y = 18 (II)

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

3y = 18 |:3
y = 6

Als neues LGS erhält man so:

-3x +y = 0 (I) +y = 6 (II)

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

-3x + 1 · 6 = 0
-3x +6 = 0 | -6
-3x = -6 |:(-3 )
x = 2

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: (2|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = 7 (I) -2x +y = -5 (II)

Lösung einblenden
2x +y = 7 (I) -2x +y = -5 (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 = -5
y -2x = -5 | +2x
y = -5 +2x

Als neues LGS erhält man so:

2x +y = 7 (I) +y = ( -5 +2x ) (II)

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

2x + 1 · ( -5 +2x ) = 7
2x -5 +2x = 7
4x -5 = 7 | +5
4x = 12 |:4
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 +23

= -5 +6

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (3|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -2y = -3 (I) 3x -5y = -12 (II)

Lösung einblenden
3x -2y = -3 (I) 3x -5y = -12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -2y = -3
-2y +3x = -3 | -3x
-2y = -3 -3x |:(-2 )
y = 3 2 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 3 2 + 3 2 x ) (I) 3x -5y = -12 (II)

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

3x -5 · ( 3 2 + 3 2 x ) = -12
3x - 15 2 - 15 2 x = -12
- 9 2 x - 15 2 = -12 |⋅ 2
2( - 9 2 x - 15 2 ) = -24
-9x -15 = -24 | +15
-9x = -9 |:(-9 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 3 2 + 3 2 1

= 3 2 + 3 2

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (1|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
- 1 4 x + 1 3 y = - 1 2 (I) x + 1 4 y = 2 (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 + 1 4 y = 2 |⋅ 4
4( x + 1 4 y) = 8
4x + y = 8 | - y
4x = 8 - y |:4
x = 2 - 1 4 y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

- 1 4 · ( 2 - 1 4 y ) + 1 3 y = - 1 2
- 1 2 + 1 16 y + 1 3 y = - 1 2
19 48 y - 1 2 = - 1 2 |⋅ 48
48( 19 48 y - 1 2 ) = -24
19y -24 = -24 | +24
19y = 0 |:19
y = 0

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 2 - 1 4 0

= 2 +0

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 und y = -4 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 = ?

8x +2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

5x +2y = 5 -8 = -3

8x +2y = 8 -8 = 0

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +2y = -3

8x +2y = 0

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-9x +12y = 8 (I) 3x -4y = -2 (II)

Lösung einblenden
-9x +12y = 8 (I) 3x -4y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-9x +12y = 8
12y -9x = 8 | +9x
12y = 8 +9x |:12
y = 2 3 + 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 2 3 + 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( 2 3 + 3 4 x ) = -2
3x - 8 3 -3x = -2
- 8 3 = -2 | + 8 3
0 = 2 3

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 5-fachen von x 7 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 +4y = 13 (I) 5x -7y = -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 +4y = 13 | -4y
x = 13 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 13 -4y ) (I) 5x -7y = -16 (II)

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

5 · ( 13 -4y ) -7y = -16
65 -20y -7y = -16
-27y +65 = -16 | -65
-27y = -81 |:(-27 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 13 -43

= 13 -12

= 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|-1) 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|-1): -1 = 12 + b⋅1 +c

B(-2|-4): -4 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

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


-2 = 1b +c
-8 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -2 (I) -2b +c = -8 (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 = -8
c -2b = -8 | +2b
c = -8 +2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -2 (I) +c = ( -8 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -8 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -8 +2b ) = -2
b -8 +2b = -2
3b -8 = -2 | +8
3b = 6 |:3
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -8 +22

= -8 +4

= -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(1|9) 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 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(1|9): 9 = 12 + b⋅1 +c

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


-4 = -1b +c
8 = 1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -4 (I) b +c = 8 (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 = 8
c + b = 8 | - b
c = 8 - b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -4 (I) +c = ( 8 - b ) (II)

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

-b + 1 · ( 8 - b ) = -4
-b +8 - b = -4
-2b +8 = -4 | -8
-2b = -12 |:(-2 )
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 8 - 6

= 2

also

c = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|2)

Jetzt können wir b=6 und c=2 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +6x +2

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +6x +2

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 +2

= ( x +3 ) 2 -9 +2

= ( x +3 ) 2 -7

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-3|-7).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +6x +2 nur um 2 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 +6( -3 ) +2 = 9 -18 +2 = -7

also: S(-3|-7).