Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +3y = 11 .

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

Lösung einblenden

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

42 +3y = 11

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

42 +3y = 11
8 +3y = 11
3y +8 = 11 | -8
3y = 3 |:3
y = 1

Die Lösung ist somit: (2|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|6)
denn -2⋅5 -46 = -10 -24 = -34

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (1|8)
denn -2⋅1 -48 = -2 -32 = -34

Oder : (9|4)
denn -2⋅9 -44 = -18 -16 = -34

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+4y = -16 (I) -4x -4y = 0 (II)

Lösung einblenden
+4y = -16 (I) -4x -4y = 0 (II)

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

4y = -16 |:4
y = -4

Als neues LGS erhält man so:

+y = -4 (I) -4x -4y = 0 (II)

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

-4x -4 · ( -4 ) = 0
-4x +16 = 0 | -16
-4x = -16 |:(-4 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -y = 11 (I) x +2y = -7 (II)

Lösung einblenden
2x -y = 11 (I) x +2y = -7 (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 = -7 | -2y
x = -7 -2y

Als neues LGS erhält man so:

2x -y = 11 (I) x = ( -7 -2y ) (II)

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

2 · ( -7 -2y ) - y = 11
-14 -4y - y = 11
-5y -14 = 11 | +14
-5y = 25 |:(-5 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -7 -2( -5 )

= -7 +10

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x + 2 · ( - 3 5 - 3 5 x ) = -2
2x - 6 5 - 6 5 x = -2
4 5 x - 6 5 = -2 |⋅ 5
5( 4 5 x - 6 5 ) = -10
4x -6 = -10 | +6
4x = -4 |:4
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 3 5 - 3 5 ( -1 )

= - 3 5 + 3 5

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-x - 1 5 y = -2 (I) - 3 4 x + 3 4 y = - 3 2 (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 - 1 5 y = -2 |⋅ 5
5( -x - 1 5 y) = -10
-5x - y = -10 | + y
-5x = -10 + y |:(-5 )
x = 2 - 1 5 y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

- 3 4 · ( 2 - 1 5 y ) + 3 4 y = - 3 2
- 3 2 + 3 20 y + 3 4 y = - 3 2
9 10 y - 3 2 = - 3 2 |⋅ 10
10( 9 10 y - 3 2 ) = -15
9y -15 = -15 | +15
9y = 0 |:9
y = 0

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 2 - 1 5 0

= 2 +0

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -1 und y = -4 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 -2y = ?

-5x -6y = ?

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

-4x -2y = 4 +8 = 12

-5x -6y = 5 +24 = 29

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x -2y = 12

-5x -6y = 29

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -3y = -11 (I) -4x -3y = 14 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -11 (I) -4x -3y = 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 -3y = -11 | +3y
x = -11 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -11 +3y ) (I) -4x -3y = 14 (II)

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

-4 · ( -11 +3y ) -3y = 14
44 -12y -3y = 14
-15y +44 = 14 | -44
-15y = -30 |:(-15 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -11 +32

= -11 +6

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|2)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 4-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 24. Wenn man aber vom 6-fachen von x 7 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -11. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +4y = 24 (I) 6x -7y = -11 (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 = 24 | -4y
x = 24 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 24 -4y ) (I) 6x -7y = -11 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 24 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

6 · ( 24 -4y ) -7y = -11
144 -24y -7y = -11
-31y +144 = -11 | -144
-31y = -155 |:(-31 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 24 -45

= 24 -20

= 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|2) und B(-1|6) 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|2): 2 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|6): 6 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

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


1 = 1b +c
5 = -1b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 1 (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 = 1 (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 ) = 1
b +5 + b = 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 -2

= 3

also

c = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|3)

Jetzt können wir b=-2 und c=3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -2x +3

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|-6) und B(4|-9) 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 = 12 + b⋅1 +c

B(4|-9): -9 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
-6 = 1 +1b +c |-1
-9 = 16 +4b +c |-16


-7 = 1b +c
-25 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -7 (I) 4b +c = -25 (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 = -25
c +4b = -25 | -4b
c = -25 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -7 (I) +c = ( -25 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -25 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -25 -4b ) = -7
b -25 -4b = -7
-3b -25 = -7 | +25
-3b = 18 |:(-3 )
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -25 -4( -6 )

= -25 +24

= -1

also

c = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-1)

Jetzt können wir b=-6 und c=-1 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x -1

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -6x -1

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -6x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -6x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -3 zu 9. Diese 9 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 9, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -6x +9 -9 -1

= ( x -3 ) 2 -9 -1

= ( x -3 ) 2 -10

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(3|-10).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -6x -1 nur um -1 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 -6x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -6x = 0
x ( x -6 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -6 = 0 | +6
x2 = 6

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(3|y).

y = 3 2 -63 -1 = 9 -18 -1 = -10

also: S(3|-10).