Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (3|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 3 in die Gleichung ein und erhält:

3 - y = 3

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

3 - y = 3
3 - y = 3
-y +3 = 3 | -3
-y = 0 |:(-1 )
y = 0

Die Lösung ist somit: (3|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +3y = -8 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-7|-5)
denn -1⋅( - 7 ) +3( - 5 ) = 7 -15 = -8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|-4)
denn -1⋅( - 4 ) +3( - 4 ) = 4 -12 = -8

Oder : (-10|-6)
denn -1⋅( - 10 ) +3( - 6 ) = 10 -18 = -8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x = -6 (I) 2x -3y = 24 (II)

Lösung einblenden
-2x = -6 (I) 2x -3y = 24 (II)

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

-2x = -6 |:(-2 )
x = 3

Als neues LGS erhält man so:

x = 3 (I) 2x -3y = 24 (II)

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

2 · 3 -3y = 24
6 -3y = 24
-3y +6 = 24 | -6
-3y = 18 |:(-3 )
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +2y = -27 (I) x +2y = -17 (II)

Lösung einblenden
3x +2y = -27 (I) x +2y = -17 (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 +2y = -17 | -2y
x = -17 -2y

Als neues LGS erhält man so:

3x +2y = -27 (I) x = ( -17 -2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -17 -2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -17 -2y ) +2y = -27
-51 -6y +2y = -27
-4y -51 = -27 | +51
-4y = 24 |:(-4 )
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -17 -2( -6 )

= -17 +12

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -3y = 6 (I) -5x +5y = -15 (II)

Lösung einblenden
2x -3y = 6 (I) -5x +5y = -15 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -3y = 6
-3y +2x = 6 | -2x
-3y = 6 -2x |:(-3 )
y = -2 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -2 + 2 3 x ) (I) -5x +5y = -15 (II)

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

-5x + 5 · ( -2 + 2 3 x ) = -15
-5x -10 + 10 3 x = -15
- 5 3 x -10 = -15 |⋅ 3
3( - 5 3 x -10 ) = -45
-5x -30 = -45 | +30
-5x = -15 |:(-5 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -2 + 2 3 3

= -2 +2

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (3|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-11 = -5x +4y (I)
-5x +7 -2y = -5y (II)

Lösung einblenden

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

-11 = -5x +4y | + 11 +5x -4y (I)
-5x +7 -2y = -5y | -7 +5y (II)
5x -4y = 11 (I) -5x +3y = -7 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 11
-4y +5x = 11 | -5x
-4y = 11 -5x |:(-4 )
y = - 11 4 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 11 4 + 5 4 x ) (I) -5x +3y = -7 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 11 4 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x + 3 · ( - 11 4 + 5 4 x ) = -7
-5x - 33 4 + 15 4 x = -7
- 5 4 x - 33 4 = -7 |⋅ 4
4( - 5 4 x - 33 4 ) = -28
-5x -33 = -28 | +33
-5x = 5 |:(-5 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 11 4 + 5 4 ( -1 )

= - 11 4 - 5 4

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 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.:

-3x +5y = ?

-4x +4y = ?

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

-3x +5y = 6 +10 = 16

-4x +4y = 8 +8 = 16

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +5y = 16

-4x +4y = 16

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +y = 1 (I) 9x -3y = -3 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = 1 (I) 9x -3y = -3 (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:

-3x + y = 1
y -3x = 1 | +3x
y = 1 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 +3x ) (I) 9x -3y = -3 (II)

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

9x -3 · ( 1 +3x ) = -3
9x -3 -9x = -3
-3 = -3 | +3
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von x gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 5-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 11. Wenn man aber vom 5-fachen von x 4 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -3. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +5y = 11 (I) 5x -4y = -3 (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 = 11 | -5y
x = 11 -5y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 11 -5y ) (I) 5x -4y = -3 (II)

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

5 · ( 11 -5y ) -4y = -3
55 -25y -4y = -3
-29y +55 = -3 | -55
-29y = -58 |:(-29 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 -52

= 11 -10

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|2)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 2

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|14) und B(-2|-13) 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|14): 14 = 12 + b⋅1 +c

B(-2|-13): -13 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
14 = 1 +1b +c |-1
-13 = 4 -2b +c |-4


13 = 1b +c
-17 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 13 (I) -2b +c = -17 (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 = -17
c -2b = -17 | +2b
c = -17 +2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 13 (I) +c = ( -17 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -17 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -17 +2b ) = 13
b -17 +2b = 13
3b -17 = 13 | +17
3b = 30 |:3
b = 10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -17 +210

= -17 +20

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (10|3)

Jetzt können wir b=10 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +10x +3

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-6) und B(-2|15) 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(-2|15): 15 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-6 = 1 +1b +c |-1
15 = 4 -2b +c |-4


-7 = 1b +c
11 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -7 (I) -2b +c = 11 (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 = 11
c -2b = 11 | +2b
c = 11 +2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -7 (I) +c = ( 11 +2b ) (II)

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

b + 1 · ( 11 +2b ) = -7
b +11 +2b = -7
3b +11 = -7 | -11
3b = -18 |:3
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 11 +2( -6 )

= 11 -12

= -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 -10

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(3|-10).


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 = -10

also: S(3|-10).