Aufgabenbeispiele von LGS

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +5y = 21 .

Bestimme y so, dass (-2|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -2 in die Gleichung ein und erhält:

-3( -2 ) +5y = 21

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-3( -2 ) +5y = 21
6 +5y = 21
5y +6 = 21 | -6
5y = 15 |:5
y = 3

Die Lösung ist somit: (-2|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -3y = 31 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (7|-1)
denn 4⋅7 -3( - 1 ) = 28 +3 = 31

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (4|-5)
denn 4⋅4 -3( - 5 ) = 16 +15 = 31

Oder : (10|3)
denn 4⋅10 -33 = 40 -9 = 31

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3y = -6 (I) -4x +2y = 28 (II)

Lösung einblenden
-3y = -6 (I) -4x +2y = 28 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = 2 (I) -4x +2y = 28 (II)

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

-4x + 2 · 2 = 28
-4x +4 = 28 | -4
-4x = 24 |:(-4 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -3y = -9 (I) -4x +2y = 26 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -9 (I) -4x +2y = 26 (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 = -9 | +3y
x = -9 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -9 +3y ) (I) -4x +2y = 26 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -9 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-4 · ( -9 +3y ) +2y = 26
36 -12y +2y = 26
-10y +36 = 26 | -36
-10y = -10 |:(-10 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -9 +31

= -9 +3

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -3y = -12 (I) -x +2y = 10 (II)

Lösung einblenden
3x -3y = -12 (I) -x +2y = 10 (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 = 10 | -2y
-x = 10 -2y |:(-1 )
x = -10 +2y

Als neues LGS erhält man so:

3x -3y = -12 (I) x = ( -10 +2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -10 +2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -10 +2y ) -3y = -12
-30 +6y -3y = -12
3y -30 = -12 | +30
3y = 18 |:3
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -10 +26

= -10 +12

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4( 5 + y) = -5x (I)
5( x -4 ) = -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:

-4( 5 + y) = -5x (I)
5( x -4 ) = -4y (II)
-20 -4y = -5x | + 20 +5x (I)
5x -20 = -4y | + 20 +4y (II)
5x -4y = 20 (I) 5x +4y = 20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 20
-4y +5x = 20 | -5x
-4y = 20 -5x |:(-4 )
y = -5 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 + 5 4 x ) (I) 5x +4y = 20 (II)

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

5x + 4 · ( -5 + 5 4 x ) = 20
5x -20 +5x = 20
10x -20 = 20 | +20
10x = 40 |:10
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 + 5 4 4

= -5 +5

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (4|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 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.:

-4x +4y = ?

-8x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

-4x +4y = 16 +4 = 20

-8x +6y = 32 +6 = 38

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +4y = 20

-8x +6y = 38

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
2x -2y = -5 (I) -x +y = 1 (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 = 1
y - x = 1 | + x
y = 1 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x -2 · ( 1 + x ) = -5
2x -2 -2x = -5
-2 = -5 | +2
0 = -3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 5-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 28. Wenn man aber vom 2-fachen von x 4 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 +5y = 28 (I) 2x -4y = -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 +5y = 28 | -5y
x = 28 -5y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 28 -5y ) (I) 2x -4y = -14 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 28 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 28 -5y ) -4y = -14
56 -10y -4y = -14
-14y +56 = -14 | -56
-14y = -70 |:(-14 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 28 -55

= 28 -25

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|5)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 3

y (y-Wert): 5

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|10) und B(-3|38) 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|10): 10 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|38): 38 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
10 = 1 -1b +c |-1
38 = 9 -3b +c |-9


9 = -1b +c
29 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 9 (I) -3b +c = 29 (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 = 29
c -3b = 29 | +3b
c = 29 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 9 (I) +c = ( 29 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 29 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 29 +3b ) = 9
-b +29 +3b = 9
2b +29 = 9 | -29
2b = -20 |:2
b = -10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 29 +3( -10 )

= 29 -30

= -1

also

c = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-10|-1)

Jetzt können wir b=-10 und c=-1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -10x -1

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|7) und B(-3|19) 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|7): 7 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|19): 19 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
7 = 1 -1b +c |-1
19 = 9 -3b +c |-9


6 = -1b +c
10 = -3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 6 (I) -3b +c = 10 (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 = 10
c -3b = 10 | +3b
c = 10 +3b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 6 (I) +c = ( 10 +3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 10 +3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 10 +3b ) = 6
-b +10 +3b = 6
2b +10 = 6 | -10
2b = -4 |:2
b = -2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 10 +3( -2 )

= 10 -6

= 4

also

c = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|4)

Jetzt können wir b=-2 und c=4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -2x +4

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -2x +4

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 +4

= ( x -1 ) 2 -1 +4

= ( x -1 ) 2 +3

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(1|3).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -2x +4 nur um 4 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 +4 = 1 -2 +4 = 3

also: S(1|3).