Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -2y = 18 .

Bestimme x so, dass (x|-1) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -1 in die Gleichung ein und erhält:

4x -2( -1 ) = 18

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

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

Die Lösung ist somit: (4|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|-7)
denn 5⋅( - 1 ) -1( - 7 ) = -5 +7 = 2

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|-12)
denn 5⋅( - 2 ) -1( - 12 ) = -10 +12 = 2

Oder : (0|-2)
denn 5⋅0 -1( - 2 ) = 0 +2 = 2

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x = 8 (I) 4x +4y = 20 (II)

Lösung einblenden
2x = 8 (I) 4x +4y = 20 (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 = 8 |:2
x = 4

Als neues LGS erhält man so:

x = 4 (I) 4x +4y = 20 (II)

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

4 · 4 +4y = 20
16 +4y = 20
4y +16 = 20 | -16
4y = 4 |:4
y = 1

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|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = -6 (I) 3x +3y = 18 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = -6 (I) 3x +3y = 18 (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 = -6
y -3x = -6 | +3x
y = -6 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -6 +3x ) (I) 3x +3y = 18 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -6 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 3 · ( -6 +3x ) = 18
3x -18 +9x = 18
12x -18 = 18 | +18
12x = 36 |:12
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -6 +33

= -6 +9

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +4y = 1 (I) -2x -4y = 34 (II)

Lösung einblenden
-5x +4y = 1 (I) -2x -4y = 34 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +4y = 1
4y -5x = 1 | +5x
4y = 1 +5x |:4
y = 1 4 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 4 + 5 4 x ) (I) -2x -4y = 34 (II)

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

-2x -4 · ( 1 4 + 5 4 x ) = 34
-2x -1 -5x = 34
-7x -1 = 34 | +1
-7x = 35 |:(-7 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 4 + 5 4 ( -5 )

= 1 4 - 25 4

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-y = 5( -x +1 ) (I)
-3x +26 = 4y (II)

Lösung einblenden

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

-y = 5( -x +1 ) (I)
-3x +26 = 4y (II)
-y = -5x +5 | + 5x (I)
-3x +26 = 4y | -26 -4y (II)
5x -y = 5 (I) -3x -4y = -26 (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:

5x - y = 5
-y +5x = 5 | -5x
-y = 5 -5x |:(-1 )
y = -5 +5x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 +5x ) (I) -3x -4y = -26 (II)

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

-3x -4 · ( -5 +5x ) = -26
-3x +20 -20x = -26
-23x +20 = -26 | -20
-23x = -46 |:(-23 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 +52

= -5 +10

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|5)

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.:

-4x -1y = ?

-5x -3y = ?

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

-4x -1y = 16 -3 = 13

-5x -3y = 20 -9 = 11

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x -1y = 13

-5x -3y = 11

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +5y = 21 (I) 2x -4y = -18 (II)

Lösung einblenden
-3x +5y = 21 (I) 2x -4y = -18 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +5y = 21
5y -3x = 21 | +3x
5y = 21 +3x |:5
y = 21 5 + 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 21 5 + 3 5 x ) (I) 2x -4y = -18 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 21 5 + 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -4 · ( 21 5 + 3 5 x ) = -18
2x - 84 5 - 12 5 x = -18
- 2 5 x - 84 5 = -18 |⋅ 5
5( - 2 5 x - 84 5 ) = -90
-2x -84 = -90 | +84
-2x = -6 |:(-2 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 21 5 + 3 5 3

= 21 5 + 9 5

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (3|6)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 3-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 20. Wenn man aber vom 5-fachen von x 2 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 15. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +3y = 20 (I) 5x -2y = 15 (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 = 20 | -3y
x = 20 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 20 -3y ) (I) 5x -2y = 15 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 20 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 20 -3y ) -2y = 15
100 -15y -2y = 15
-17y +100 = 15 | -100
-17y = -85 |:(-17 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 20 -35

= 20 -15

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 5

y (y-Wert): 5

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|8) und B(2|19) 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 = 12 + b⋅1 +c

B(2|19): 19 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
8 = 1 +1b +c |-1
19 = 4 +2b +c |-4


7 = 1b +c
15 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 7 (I) 2b +c = 15 (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 = 15
c +2b = 15 | -2b
c = 15 -2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 7 (I) +c = ( 15 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 15 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 15 -2b ) = 7
b +15 -2b = 7
-b +15 = 7 | -15
-b = -8 |:(-1 )
b = 8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 15 -28

= 15 -16

= -1

also

c = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (8|-1)

Jetzt können wir b=8 und c=-1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +8x -1

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|5) und B(-1|1) 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|5): 5 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|1): 1 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
5 = 1 +1b +c |-1
1 = 1 -1b +c |-1


4 = 1b +c
0 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 4 (I) -b +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:

-b + c = 0
c - b = 0 | + b
c = b

Als neues LGS erhält man so:

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

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

b + 1 · b = 4
b + b = 4
2b = 4 |:2
b = 2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 2

also

c = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|2)

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

y= x 2 +2x +2

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +2x +2

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 +2

= ( x +1 ) 2 -1 +2

= ( x +1 ) 2 +1

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


2. Weg

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

also: S(-1|1).