Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -2y = -23 .

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

Lösung einblenden

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

3( -3 ) -2y = -23

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

3( -3 ) -2y = -23
-9 -2y = -23
-2y -9 = -23 | +9
-2y = -14 |:(-2 )
y = 7

Die Lösung ist somit: (-3|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x -4y = 34 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|-7)
denn -1⋅( - 6 ) -4( - 7 ) = 6 +28 = 34

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-10|-6)
denn -1⋅( - 10 ) -4( - 6 ) = 10 +24 = 34

Oder : (-2|-8)
denn -1⋅( - 2 ) -4( - 8 ) = 2 +32 = 34

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x = -24 (I) 2x +3y = -3 (II)

Lösung einblenden
4x = -24 (I) 2x +3y = -3 (II)

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

4x = -24 |:4
x = -6

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2 · ( -6 ) +3y = -3
-12 +3y = -3
3y -12 = -3 | +12
3y = 9 |:3
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = 8 (I) -x +3y = -11 (II)

Lösung einblenden
x -2y = 8 (I) -x +3y = -11 (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 +3y = -11 | -3y
-x = -11 -3y |:(-1 )
x = 11 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x -2y = 8 (I) x = ( 11 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 11 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 · ( 11 +3y ) -2y = 8
11 +3y -2y = 8
y +11 = 8 | -11
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 +3( -3 )

= 11 -9

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -y = -4 (I) -2x +3y = 12 (II)

Lösung einblenden
-4x -y = -4 (I) -2x +3y = 12 (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 = -4
-y -4x = -4 | +4x
-y = -4 +4x |:(-1 )
y = 4 -4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 4 -4x ) (I) -2x +3y = 12 (II)

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

-2x + 3 · ( 4 -4x ) = 12
-2x +12 -12x = 12
-14x +12 = 12 | -12
-14x = 0 |:(-14 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 -4( 0 )

= 4 +0

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (0|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -4y = 12 (I)
4( 3 + y) = 5x (II)

Lösung einblenden

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

3x -4y = 12 (I)
4( 3 + y) = 5x (II)
3x -4y = 12 (I)
12 +4y = 5x | -12 -5x (II)
3x -4y = 12 (I) -5x +4y = -12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -4y = 12
-4y +3x = 12 | -3x
-4y = 12 -3x |:(-4 )
y = -3 + 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -3 + 3 4 x ) (I) -5x +4y = -12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -3 + 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x + 4 · ( -3 + 3 4 x ) = -12
-5x -12 +3x = -12
-2x -12 = -12 | +12
-2x = 0 |:(-2 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -3 + 3 4 ( 0 )

= -3 +0

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 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 = ?

-6x +3y = ?

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

-3x +1y = 15 -5 = 10

-6x +3y = 30 -15 = 15

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +1y = 10

-6x +3y = 15

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x -2y = -8 (I) -x -3y = -12 (II)

Lösung einblenden
-3x -2y = -8 (I) -x -3y = -12 (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 -3y = -12 | +3y
-x = -12 +3y |:(-1 )
x = 12 -3y

Als neues LGS erhält man so:

-3x -2y = -8 (I) x = ( 12 -3y ) (II)

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

-3 · ( 12 -3y ) -2y = -8
-36 +9y -2y = -8
7y -36 = -8 | +36
7y = 28 |:7
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 12 -34

= 12 -12

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|4)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 2-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 12. Wenn man aber vom 2-fachen von x 2 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 +2y = 12 (I) 2x -2y = 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 +2y = 12 | -2y
x = 12 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 12 -2y ) (I) 2x -2y = 0 (II)

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

2 · ( 12 -2y ) -2y = 0
24 -4y -2y = 0
-6y +24 = 0 | -24
-6y = -24 |:(-6 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 12 -24

= 12 -8

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|4)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 4

y (y-Wert): 4

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|0) und B(3|-4) 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|0): 0 = 12 + b⋅1 +c

B(3|-4): -4 = 32 + b⋅3 +c

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


-1 = 1b +c
-13 = 3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -1 (I) 3b +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:

3b + c = -13
c +3b = -13 | -3b
c = -13 -3b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -1 (I) +c = ( -13 -3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -13 -3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -13 -3b ) = -1
b -13 -3b = -1
-2b -13 = -1 | +13
-2b = 12 |:(-2 )
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -13 -3( -6 )

= -13 +18

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|5)

Jetzt können wir b=-6 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x +5

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|2) und B(3|2) 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|2): 2 = 12 + b⋅1 +c

B(3|2): 2 = 32 + b⋅3 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
2 = 1 +1b +c |-1
2 = 9 +3b +c |-9


1 = 1b +c
-7 = 3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 1 (I) 3b +c = -7 (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 = -7
c +3b = -7 | -3b
c = -7 -3b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 1 (I) +c = ( -7 -3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -7 -3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -7 -3b ) = 1
b -7 -3b = 1
-2b -7 = 1 | +7
-2b = 8 |:(-2 )
b = -4

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -7 -3( -4 )

= -7 +12

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|5)

Jetzt können wir b=-4 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -4x +5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -4x +5

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

= x 2 -4x +4 -4 +5

= ( x -2 ) 2 -4 +5

= ( x -2 ) 2 +1

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(2|1).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -4x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -4x +5 nur um 5 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -4x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -4x = 0
x · ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(2|y).

y = 2 2 -42 +5 = 4 -8 +5 = 1

also: S(2|1).