Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -2y = -15 .

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

Lösung einblenden

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

3( -5 ) -2y = -15

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

3( -5 ) -2y = -15
-15 -2y = -15
-2y -15 = -15 | +15
-2y = 0 |:(-2 )
y = 0

Die Lösung ist somit: (-5|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +3y = 21 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-3|3)
denn -4⋅( - 3 ) +33 = 12 +9 = 21

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|7)
denn -4⋅0 +37 = 0 +21 = 21

Oder : (-6|-1)
denn -4⋅( - 6 ) +3( - 1 ) = 24 -3 = 21

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x = -9 (I) 4x +3y = 30 (II)

Lösung einblenden
-3x = -9 (I) 4x +3y = 30 (II)

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

-3x = -9 |:(-3 )
x = 3

Als neues LGS erhält man so:

x = 3 (I) 4x +3y = 30 (II)

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

4 · 3 +3y = 30
12 +3y = 30
3y +12 = 30 | -12
3y = 18 |:3
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x -2y = 3 (I) -x +4y = -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 +4y = -5 | -4y
-x = -5 -4y |:(-1 )
x = 5 +4y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

1 · ( 5 +4y ) -2y = 3
5 +4y -2y = 3
2y +5 = 3 | -5
2y = -2 |:2
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 5 +4( -1 )

= 5 -4

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -2y = 10 (I) -5x +y = -5 (II)

Lösung einblenden
-x -2y = 10 (I) -5x +y = -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:

-5x + y = -5
y -5x = -5 | +5x
y = -5 +5x

Als neues LGS erhält man so:

-x -2y = 10 (I) +y = ( -5 +5x ) (II)

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

-x -2 · ( -5 +5x ) = 10
-x +10 -10x = 10
-11x +10 = 10 | -10
-11x = 0 |:(-11 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 +5( 0 )

= -5 +0

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

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

-2x -3 = -5 -2y (I)
5x +2 -3y = 2( x -2y) -3 (II)
-2x -3 = -5 -2y | + 3 +2y (I)
5x +2 -3y = 2x -3 -4y | -2 -2x +4y (II)
-2x +2y = -2 (I) 3x +y = -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:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 2 · ( -5 -3x ) = -2
-2x -10 -6x = -2
-8x -10 = -2 | +10
-8x = 8 |:(-8 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 -3( -1 )

= -5 +3

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 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.:

1x +2y = ?

-1x -5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -2 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

1x +2y = -2 +10 = 8

-1x -5y = 2 -25 = -23

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +2y = 8

-1x -5y = -23

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -3y = -19 (I) 3x -5y = -33 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -19 (I) 3x -5y = -33 (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 = -19 | +3y
x = -19 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -19 +3y ) (I) 3x -5y = -33 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -19 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -19 +3y ) -5y = -33
-57 +9y -5y = -33
4y -57 = -33 | +57
4y = 24 |:4
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -19 +36

= -19 +18

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|6)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 2 Stunden wandern. Danach hat sie 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 380 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 680 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:

2x -4y = 380 (I) 3x -4y = 680 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -4y = 380
-4y +2x = 380 | -2x
-4y = 380 -2x |:(-4 )
y = -95 + 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -95 + 1 2 x ) (I) 3x -4y = 680 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -95 + 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( -95 + 1 2 x ) = 680
3x +380 -2x = 680
x +380 = 680 | -380
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -95 + 1 2 300

= -95 +150

= 55

also

y = 55

Die Lösung des LGS ist damit: (300|55)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 55

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|12) und B(2|-9) 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|12): 12 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(2|-9): -9 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
12 = 1 -1b +c |-1
-9 = 4 +2b +c |-4


11 = -1b +c
-13 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 11 (I) 2b +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:

2b + c = -13
c +2b = -13 | -2b
c = -13 -2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 11 (I) +c = ( -13 -2b ) (II)

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

-b + 1 · ( -13 -2b ) = 11
-b -13 -2b = 11
-3b -13 = 11 | +13
-3b = 24 |:(-3 )
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -13 -2( -8 )

= -13 +16

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-8|3)

Jetzt können wir b=-8 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -8x +3

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|12) und B(4|51) 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|12): 12 = 12 + b⋅1 +c

B(4|51): 51 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
12 = 1 +1b +c |-1
51 = 16 +4b +c |-16


11 = 1b +c
35 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 11 (I) 4b +c = 35 (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:

4b + c = 35
c +4b = 35 | -4b
c = 35 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 11 (I) +c = ( 35 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 35 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 35 -4b ) = 11
b +35 -4b = 11
-3b +35 = 11 | -35
-3b = -24 |:(-3 )
b = 8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 35 -48

= 35 -32

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (8|3)

Jetzt können wir b=8 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +8x +3

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +8x +3

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +8x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 8x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 4 zu 16. Diese 16 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 16, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +8x +16 -16 +3

= ( x +4 ) 2 -16 +3

= ( x +4 ) 2 -13

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-4|-13).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +8x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +8x +3 nur um 3 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 +8x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 +8x = 0
x ( x +8 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +8 = 0 | -8
x2 = -8

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-4|y).

y = ( -4 ) 2 +8( -4 ) +3 = 16 -32 +3 = -13

also: S(-4|-13).