Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -3y = -9 .

Bestimme y so, dass (-4|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -4 in die Gleichung ein und erhält:

3( -4 ) -3y = -9

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

3( -4 ) -3y = -9
-12 -3y = -9
-3y -12 = -9 | +12
-3y = 3 |:(-3 )
y = -1

Die Lösung ist somit: (-4|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -4y = -28 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|6)
denn -4⋅1 -46 = -4 -24 = -28

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|10)
denn -4⋅( - 3 ) -410 = 12 -40 = -28

Oder : (5|2)
denn -4⋅5 -42 = -20 -8 = -28

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -2y = 18 (I) -x = -5 (II)

Lösung einblenden
4x -2y = 18 (I) -x = -5 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

-x = -5 |:(-1 )
x = 5

Als neues LGS erhält man so:

4x -2y = 18 (I) x = 5 (II)

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

4 · 5 -2y = 18
20 -2y = 18
-2y +20 = 18 | -20
-2y = -2 |:(-2 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

5x -4y = 46 (I) -5x -2y = -22 (II)

Lösung einblenden
5x -4y = 46 (I) -5x -2y = -22 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 46
-4y +5x = 46 | -5x
-4y = 46 -5x |:(-4 )
y = - 23 2 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 23 2 + 5 4 x ) (I) -5x -2y = -22 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 23 2 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x -2 · ( - 23 2 + 5 4 x ) = -22
-5x +23 - 5 2 x = -22
- 15 2 x +23 = -22 |⋅ 2
2( - 15 2 x +23 ) = -44
-15x +46 = -44 | -46
-15x = -90 |:(-15 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 23 2 + 5 4 6

= - 23 2 + 15 2

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 4 x -3y = - 21 4 (I) 3 2 x - 3 5 y = 39 10 (II)

Lösung einblenden
- 3 4 x -3y = - 21 4 (I) 3 2 x - 3 5 y = 39 10 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 3 4 x -3y = - 21 4
-3y - 3 4 x = - 21 4 |⋅ 4
4( -3y - 3 4 x) = -21
-12y -3x = -21 | +3x
-12y = -21 +3x |:(-12 )
y = 7 4 - 1 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 4 - 1 4 x ) (I) 3 2 x - 3 5 y = 39 10 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 4 - 1 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3 2 x - 3 5 · ( 7 4 - 1 4 x ) = 39 10
3 2 x - 21 20 + 3 20 x = 39 10
33 20 x - 21 20 = 39 10 |⋅ 20
20( 33 20 x - 21 20 ) = 78
33x -21 = 78 | +21
33x = 99 |:33
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 4 - 1 4 3

= 7 4 - 3 4

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (3|1)

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.:

1x +4y = ?

2x +10y = ?

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

1x +4y = -4 -4 = -8

2x +10y = -8 -10 = -18

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +4y = -8

2x +10y = -18

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x +2y = 5 (I) 3x +4y = 7 (II)

Lösung einblenden
x +2y = 5 (I) 3x +4y = 7 (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 = 5 | -2y
x = 5 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 5 -2y ) (I) 3x +4y = 7 (II)

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

3 · ( 5 -2y ) +4y = 7
15 -6y +4y = 7
-2y +15 = 7 | -15
-2y = -8 |:(-2 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 5 -24

= 5 -8

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|4)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 6-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 34. Wenn man aber vom 5-fachen von x 6 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -10. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +6y = 34 (I) 5x -6y = -10 (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 +6y = 34 | -6y
x = 34 -6y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 34 -6y ) (I) 5x -6y = -10 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 34 -6y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 34 -6y ) -6y = -10
170 -30y -6y = -10
-36y +170 = -10 | -170
-36y = -180 |:(-36 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 34 -65

= 34 -30

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|5)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 4

y (y-Wert): 5

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|5) und B(4|44) 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|5): 5 = 12 + b⋅1 +c

B(4|44): 44 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
5 = 1 +1b +c |-1
44 = 16 +4b +c |-16


4 = 1b +c
28 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 4 (I) 4b +c = 28 (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 = 28
c +4b = 28 | -4b
c = 28 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 4 (I) +c = ( 28 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 28 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 28 -4b ) = 4
b +28 -4b = 4
-3b +28 = 4 | -28
-3b = -24 |:(-3 )
b = 8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 28 -48

= 28 -32

= -4

also

c = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (8|-4)

Jetzt können wir b=8 und c=-4 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +8x -4

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|2) und B(-3|14) 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 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-3|14): 14 = ( - 3 )2 + b⋅( - 3 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
2 = 1 -1b +c |-1
14 = 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 +3( -2 )

= 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 -2

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


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 -21 -1 = 1 -2 -1 = -2

also: S(1|-2).