Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x - y = 13 .

Bestimme y so, dass (-5|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -5 in die Gleichung ein und erhält:

-4⋅( -5 ) - y = 13

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-4⋅( -5 ) - y = 13
20 - y = 13
-y +20 = 13 | -20
-y = -7 |:(-1 )
y = 7

Die Lösung ist somit: (-5|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +4y = -24 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|-6)
denn 1⋅0 +4⋅( - 6 ) = 0 -24 = -24

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (4|-7)
denn 1⋅4 +4⋅( - 7 ) = 4 -28 = -24

Oder : (-4|-5)
denn 1⋅( - 4 ) +4⋅( - 5 ) = -4 -20 = -24

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung ja schon das x gegeben ist.

x = 4


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

-2 · 4 +4y = -20
-8 +4y = -20
4y -8 = -20 | +8
4y = -12 |:4
y = -3

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|-3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -4y = -32 (I) -3x +y = 12 (II)

Lösung einblenden
4x -4y = -32 (I) -3x +y = 12 (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 = 12
y -3x = 12 | +3x
y = 12 +3x

Als neues LGS erhält man so:

4x -4y = -32 (I) +y = ( 12 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 12 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -4 · ( 12 +3x ) = -32
4x -48 -12x = -32
-8x -48 = -32 | +48
-8x = 16 |:(-8 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 12 +3⋅( -2 )

= 12 -6

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

-2x + y = 8
y -2x = 8 | +2x
y = 8 +2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x -2 · ( 8 +2x ) = 8
-2x -16 -4x = 8
-6x -16 = 8 | +16
-6x = 24 |:(-6 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 8 +2⋅( -4 )

= 8 -8

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2 = -8 + y (I)
-5 -6y = 2( x -1 )-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:

x -2 = -8 + y (I)
-5 -6y = 2( x -1 )-5y (II)
x -2 = -8 + y | + 2 - y (I)
-5 -6y = 2x -2 -5y | + 5 -2x +5y (II)
x -y = -6 (I) -2x -y = 3 (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 = 3
-y -2x = 3 | +2x
-y = 3 +2x |:(-1 )
y = -3 -2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -3 -2⋅( -3 )

= -3 +6

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 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.:

3x +1y = ?

2x -2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

3x +1y = -15 -4 = -19

2x -2y = -10 +8 = -2

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

3x +1y = -19

2x -2y = -2

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x +2y = 16 (I) 2x +2y = 10 (II)

Lösung einblenden
3x +2y = 16 (I) 2x +2y = 10 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +2y = 16
2y +3x = 16 | -3x
2y = 16 -3x |:2
y = 8 - 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 8 - 3 2 x ) (I) 2x +2y = 10 (II)

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

2x + 2 · ( 8 - 3 2 x ) = 10
2x +16 -3x = 10
-x +16 = 10 | -16
-x = -6 |:(-1 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 8 - 3 2 ⋅6

= 8 -9

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-1)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 7 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 1950 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 2 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 400 kcal berechnete. Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

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

7x -3y = 1950 (I) 2x -4y = 400 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x -3y = 1950
-3y +7x = 1950 | -7x
-3y = 1950 -7x |:(-3 )
y = -650 + 7 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -650 + 7 3 x ) (I) 2x -4y = 400 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -650 + 7 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -4 · ( -650 + 7 3 x ) = 400
2x +2600 - 28 3 x = 400
- 22 3 x +2600 = 400 |⋅ 3
3( - 22 3 x +2600 ) = 1200
-22x +7800 = 1200 | -7800
-22x = -6600 |:(-22 )
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -650 + 7 3 ⋅300

= -650 +700

= 50

also

y = 50

Die Lösung des LGS ist damit: (300|50)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 300

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 50

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-6) und B(-1|14) 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|-6): -6 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|14): 14 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-6 = 1 +1b +c |-1
14 = 1 -1b +c |-1


-7 = 1b +c
13 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -7 (I) -b +c = 13 (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 = 13
c - b = 13 | + b
c = 13 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -7 (I) +c = ( 13 + b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 13 + b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 13 + b ) = -7
b +13 + b = -7
2b +13 = -7 | -13
2b = -20 |:2
b = -10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 13 -10

= 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|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).