Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +4y = -10 .

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

Lösung einblenden

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

-2( -7 ) +4y = -10

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2( -7 ) +4y = -10
14 +4y = -10
4y +14 = -10 | -14
4y = -24 |:4
y = -6

Die Lösung ist somit: (-7|-6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -2y = -20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|6)
denn -2⋅4 -26 = -8 -12 = -20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (2|8)
denn -2⋅2 -28 = -4 -16 = -20

Oder : (6|4)
denn -2⋅6 -24 = -12 -8 = -20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -y = 14 (I) -3x = -12 (II)

Lösung einblenden
3x -y = 14 (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 -y = 14 (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 - y = 14
12 - y = 14
-y +12 = 14 | -12
-y = 2 |:(-1 )
y = -2

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|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +3y = 13 (I) -2x +4y = 24 (II)

Lösung einblenden
x +3y = 13 (I) -2x +4y = 24 (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 = 13 | -3y
x = 13 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 13 -3y ) (I) -2x +4y = 24 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 13 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( 13 -3y ) +4y = 24
-26 +6y +4y = 24
10y -26 = 24 | +26
10y = 50 |:10
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 13 -35

= 13 -15

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = -18 (I) x +y = -2 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = -18 (I) x +y = -2 (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 = -2
y + x = -2 | - x
y = -2 - x

Als neues LGS erhält man so:

-3x +y = -18 (I) +y = ( -2 - x ) (II)

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

-3x + 1 · ( -2 - x ) = -18
-3x -2 - x = -18
-4x -2 = -18 | +2
-4x = -16 |:(-4 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -2 - 4

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 5 x + 1 3 y = 7 5 (I) - 2 5 x +y = 36 5 (II)

Lösung einblenden
1 5 x + 1 3 y = 7 5 (I) - 2 5 x +y = 36 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:

- 2 5 x + y = 36 5
y - 2 5 x = 36 5 |⋅ 5
5( y - 2 5 x) = 36
5y -2x = 36 | +2x
5y = 36 +2x |:5
y = 36 5 + 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

1 5 x + 1 3 y = 7 5 (I) +y = ( 36 5 + 2 5 x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 36 5 + 2 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

1 5 x + 1 3 · ( 36 5 + 2 5 x ) = 7 5
1 5 x + 12 5 + 2 15 x = 7 5
1 3 x + 12 5 = 7 5 |⋅ 15
15( 1 3 x + 12 5 ) = 21
5x +36 = 21 | -36
5x = -15 |:5
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 36 5 + 2 5 ( -3 )

= 36 5 - 6 5

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 und y = -1 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 +3y = ?

-3x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

-5x +3y = -15 -3 = -18

-3x +3y = -9 -3 = -12

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x +3y = -18

-3x +3y = -12

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
4x -y = 9 (I) 3x -y = 8 (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:

3x - y = 8
-y +3x = 8 | -3x
-y = 8 -3x |:(-1 )
y = -8 +3x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x -1 · ( -8 +3x ) = 9
4x +8 -3x = 9
x +8 = 9 | -8
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -8 +31

= -8 +3

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-5)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 6-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 11. Wenn man aber vom 4-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 14. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 11 (I) 4x -6y = 14 (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 +6y = 11 | -6y
x = 11 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 11 -6y ) (I) 4x -6y = 14 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 11 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 11 -6y ) -6y = 14
44 -24y -6y = 14
-30y +44 = 14 | -44
-30y = -30 |:(-30 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 -61

= 11 -6

= 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|8) und B(1|-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|8): 8 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(1|-4): -4 = 12 + b⋅1 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
8 = 1 -1b +c |-1
-4 = 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 )

= -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|2) und B(-1|6) 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|2): 2 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|6): 6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

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


1 = 1b +c
5 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 1 (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 = 1 (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 ) = 1
b +5 + b = 1
2b +5 = 1 | -5
2b = -4 |:2
b = -2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 5 -2

= 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 -21 +3 = 1 -2 +3 = 2

also: S(1|2).