Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

2x + 3 = -5

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

2x + 3 = -5
2x +3 = -5 | -3
2x = -8 |:2
x = -4

Die Lösung ist somit: (-4|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +4y = -20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|-3)
denn -4⋅2 +4( - 3 ) = -8 -12 = -20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|1)
denn -4⋅6 +41 = -24 +4 = -20

Oder : (-2|-7)
denn -4⋅( - 2 ) +4( - 7 ) = 8 -28 = -20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
3x +4y = 21 (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 +4y = 21 (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 + 4 · 6 = 21
3x +24 = 21 | -24
3x = -3 |:3
x = -1

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: (-1|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +y = -14 (I) -4x -2y = 8 (II)

Lösung einblenden
4x +y = -14 (I) -4x -2y = 8 (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:

4x + y = -14
y +4x = -14 | -4x
y = -14 -4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -14 -4x ) (I) -4x -2y = 8 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -14 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x -2 · ( -14 -4x ) = 8
-4x +28 +8x = 8
4x +28 = 8 | -28
4x = -20 |:4
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -14 -4( -5 )

= -14 +20

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -3y = -27 (I) 3x -5y = -5 (II)

Lösung einblenden
-3x -3y = -27 (I) 3x -5y = -5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x -3y = -27
-3y -3x = -27 | +3x
-3y = -27 +3x |:(-3 )
y = 9 - x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 9 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -5 · ( 9 - x ) = -5
3x -45 +5x = -5
8x -45 = -5 | +45
8x = 40 |:8
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 - 5

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 5 x -y = 4 5 (I) x + 1 5 y = - 14 5 (II)

Lösung einblenden
- 3 5 x -y = 4 5 (I) x + 1 5 y = - 14 5 (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 5 y = - 14 5 |⋅ 5
5( x + 1 5 y) = -14
5x + y = -14 | - y
5x = -14 - y |:5
x = - 14 5 - 1 5 y

Als neues LGS erhält man so:

- 3 5 x -y = 4 5 (I) x = ( - 14 5 - 1 5 y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( - 14 5 - 1 5 y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

- 3 5 · ( - 14 5 - 1 5 y ) - y = 4 5
42 25 + 3 25 y - y = 4 5
- 22 25 y + 42 25 = 4 5 |⋅ 25
25( - 22 25 y + 42 25 ) = 20
-22y +42 = 20 | -42
-22y = -22 |:(-22 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = - 14 5 - 1 5 1

= - 14 5 - 1 5

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -3 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.:

-3x -1y = ?

1x +2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -3 und y = -5 einsetzen und ausrechnen:

-3x -1y = 9 +5 = 14

1x +2y = -3 -10 = -13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x -1y = 14

1x +2y = -13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-5x -3y = -1 (I) -2x +3y = -13 (II)

Lösung einblenden
-5x -3y = -1 (I) -2x +3y = -13 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x -3y = -1
-3y -5x = -1 | +5x
-3y = -1 +5x |:(-3 )
y = 1 3 - 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 3 - 5 3 x ) (I) -2x +3y = -13 (II)

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

-2x + 3 · ( 1 3 - 5 3 x ) = -13
-2x +1 -5x = -13
-7x +1 = -13 | -1
-7x = -14 |:(-7 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 3 - 5 3 2

= 1 3 - 10 3

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-3)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 5-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 19. Wenn man aber vom 3-fachen von x 4 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 0. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +5y = 19 (I) 3x -4y = 0 (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 = 19 | -5y
x = 19 -5y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 19 -5y ) (I) 3x -4y = 0 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 19 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 19 -5y ) -4y = 0
57 -15y -4y = 0
-19y +57 = 0 | -57
-19y = -57 |:(-19 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 19 -53

= 19 -15

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|3)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 4

y (y-Wert): 3

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-8) 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|-8): -8 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(2|13): 13 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-8 = 1 -1b +c |-1
13 = 4 +2b +c |-4


-9 = -1b +c
9 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -9 (I) 2b +c = 9 (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 = 9
c +2b = 9 | -2b
c = 9 -2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -9 (I) +c = ( 9 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 9 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 9 -2b ) = -9
-b +9 -2b = -9
-3b +9 = -9 | -9
-3b = -18 |:(-3 )
b = 6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 9 -26

= 9 -12

= -3

also

c = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-3)

Jetzt können wir b=6 und c=-3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +6x -3

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|0) und B(-3|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|0): 0 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|4): 4 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
0 = 1 -1b +c |-1
4 = 9 -3b +c |-9


-1 = -1b +c
-5 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = -1 (I) -3b +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:

-3b + c = -5
c -3b = -5 | +3b
c = -5 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = -1 (I) +c = ( -5 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -5 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( -5 +3b ) = -1
-b -5 +3b = -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 +32

= -5 +6

= 1

also

c = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|1)

Jetzt können wir b=2 und c=1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +2x +1

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +2x +1

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 +1

= ( x +1 ) 2 -1 +1

= ( x +1 ) 2

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-1|0).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +2x +1 nur um 1 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 ) +1 = 1 -2 +1 = 0

also: S(-1|0).