Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +4y = 8 .

Bestimme y so, dass (-1|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -1 in die Gleichung ein und erhält:

-4( -1 ) +4y = 8

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-4( -1 ) +4y = 8
4 +4y = 8
4y +4 = 8 | -4
4y = 4 |:4
y = 1

Die Lösung ist somit: (-1|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -2y = -11 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|-2)
denn -5⋅3 -2( - 2 ) = -15 +4 = -11

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (1|3)
denn -5⋅1 -23 = -5 -6 = -11

Oder : (5|-7)
denn -5⋅5 -2( - 7 ) = -25 +14 = -11

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2y = 10 (I) -2x +2y = -18 (II)

Lösung einblenden
-2y = 10 (I) -2x +2y = -18 (II)

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

-2y = 10 |:(-2 )
y = -5

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 2 · ( -5 ) = -18
-2x -10 = -18 | +10
-2x = -8 |:(-2 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = -13 (I) -x +y = 3 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -13 (I) -x +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:

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

Als neues LGS erhält man so:

3x +y = -13 (I) +y = ( 3 + x ) (II)

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

3x + 1 · ( 3 + x ) = -13
3x +3 + x = -13
4x +3 = -13 | -3
4x = -16 |:4
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 3 -4

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +y = 4 (I) 5x +3y = 14 (II)

Lösung einblenden
x +y = 4 (I) 5x +3y = 14 (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:

x + y = 4
y + x = 4 | - x
y = 4 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 4 - x ) (I) 5x +3y = 14 (II)

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

5x + 3 · ( 4 - x ) = 14
5x +12 -3x = 14
2x +12 = 14 | -12
2x = 2 |:2
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 - 1

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (1|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -5 = -4x - y (I)
-22 = -2x -5 +3y (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 -5 = -4x - y | + 5 +4x + y (I)
-22 = -2x -5 +3y | + 22 +2x -3y (II)
2x +y = 5 (I) 2x -3y = 17 (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 = 5
y +2x = 5 | -2x
y = 5 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 5 -2x ) (I) 2x -3y = 17 (II)

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

2x -3 · ( 5 -2x ) = 17
2x -15 +6x = 17
8x -15 = 17 | +15
8x = 32 |:8
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 -24

= 5 -8

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = -2 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 +1y = ?

1x +2y = ?

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

4x +1y = 8 -2 = 6

1x +2y = 2 -4 = -2

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +1y = 6

1x +2y = -2

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-5x -y = 27 (I) 3x -5y = -33 (II)

Lösung einblenden
-5x -y = 27 (I) 3x -5y = -33 (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:

-5x - y = 27
-y -5x = 27 | +5x
-y = 27 +5x |:(-1 )
y = -27 -5x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -27 -5x ) (I) 3x -5y = -33 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -27 -5x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -5 · ( -27 -5x ) = -33
3x +135 +25x = -33
28x +135 = -33 | -135
28x = -168 |:28
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -27 -5( -6 )

= -27 +30

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|3)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 4-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 20. Wenn man aber vom 4-fachen von x 7 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -12. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +4y = 20 (I) 4x -7y = -12 (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 +4y = 20 | -4y
x = 20 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 20 -4y ) (I) 4x -7y = -12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 20 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 20 -4y ) -7y = -12
80 -16y -7y = -12
-23y +80 = -12 | -80
-23y = -92 |:(-23 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 20 -44

= 20 -16

= 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|4) und B(-1|-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|4): 4 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|-4): -4 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

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


3 = 1b +c
-5 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 3 (I) -b +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:

-b + c = -5
c - b = -5 | + b
c = -5 + b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 3 (I) +c = ( -5 + b ) (II)

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

b + 1 · ( -5 + b ) = 3
b -5 + b = 3
2b -5 = 3 | +5
2b = 8 |:2
b = 4

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -5 +4

= -1

also

c = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-1)

Jetzt können wir b=4 und c=-1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +4x -1

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|-6) und B(1|-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|-6): -6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(1|-2): -2 = 12 + b⋅1 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-6 = 1 -1b +c |-1
-2 = 1 +1b +c |-1


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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -3 - 2

= -5

also

c = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-5)

Jetzt können wir b=2 und c=-5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +2x -5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +2x -5

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 -5

= ( x +1 ) 2 -1 -5

= ( x +1 ) 2 -6

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-1|-6).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +2x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +2x -5 nur um -5 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 ) -5 = 1 -2 -5 = -6

also: S(-1|-6).