Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +5y = -12 .

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

Lösung einblenden

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

( -2 ) +5y = -12

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

( -2 ) +5y = -12
-2 +5y = -12
5y -2 = -12 | +2
5y = -10 |:5
y = -2

Die Lösung ist somit: (-2|-2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +2y = -6 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|1)
denn -2⋅4 +21 = -8 +2 = -6

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|3)
denn -2⋅6 +23 = -12 +6 = -6

Oder : (2|-1)
denn -2⋅2 +2( - 1 ) = -4 -2 = -6

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-x = 4 (I) -3x -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:

-x = 4 |:(-1 )
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3 · ( -4 ) -3y = -3
12 -3y = -3
-3y +12 = -3 | -12
-3y = -15 |:(-3 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +2y = -6 (I) -3x +y = 5 (II)

Lösung einblenden
2x +2y = -6 (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 = -6 (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 ) = -6
2x +10 +6x = -6
8x +10 = -6 | -10
8x = -16 |:8
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 +3( -2 )

= 5 -6

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -y = -11 (I) 5x +4y = 50 (II)

Lösung einblenden
-x -y = -11 (I) 5x +4y = 50 (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 = -11
-y - x = -11 | + x
-y = -11 + x |:(-1 )
y = 11 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 - x ) (I) 5x +4y = 50 (II)

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

5x + 4 · ( 11 - x ) = 50
5x +44 -4x = 50
x +44 = 50 | -44
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 - 6

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (6|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 5 x +y = - 21 5 (I) 1 4 x + 1 3 y = - 2 3 (II)

Lösung einblenden
1 5 x +y = - 21 5 (I) 1 4 x + 1 3 y = - 2 3 (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:

1 5 x + y = - 21 5
y + 1 5 x = - 21 5 |⋅ 5
5( y + 1 5 x) = -21
5y + x = -21 | - x
5y = -21 - x |:5
y = - 21 5 - 1 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 21 5 - 1 5 x ) (I) 1 4 x + 1 3 y = - 2 3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 21 5 - 1 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

1 4 x + 1 3 · ( - 21 5 - 1 5 x ) = - 2 3
1 4 x - 7 5 - 1 15 x = - 2 3
11 60 x - 7 5 = - 2 3 |⋅ 60
60( 11 60 x - 7 5 ) = -40
11x -84 = -40 | +84
11x = 44 |:11
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 21 5 - 1 5 4

= - 21 5 - 4 5

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

-5x -1y = ?

-4x -4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

-5x -1y = -10 -1 = -11

-4x -4y = -8 -4 = -12

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -1y = -11

-4x -4y = -12

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -3y = 9 (I) -x +4y = -11 (II)

Lösung einblenden
x -3y = 9 (I) -x +4y = -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 +4y = -11 | -4y
-x = -11 -4y |:(-1 )
x = 11 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x -3y = 9 (I) x = ( 11 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 11 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 · ( 11 +4y ) -3y = 9
11 +4y -3y = 9
y +11 = 9 | -11
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 +4( -2 )

= 11 -8

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-2)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 6 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 1600 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 5 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 1300 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:

6x -4y = 1600 (I) 5x -4y = 1300 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x -4y = 1600
-4y +6x = 1600 | -6x
-4y = 1600 -6x |:(-4 )
y = -400 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -400 + 3 2 x ) (I) 5x -4y = 1300 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -400 + 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x -4 · ( -400 + 3 2 x ) = 1300
5x +1600 -6x = 1300
-x +1600 = 1300 | -1600
-x = -300 |:(-1 )
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -400 + 3 2 300

= -400 +450

= 50

also

y = 50

Die Lösung des LGS ist damit: (300|50)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 50

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|13) und B(2|26) 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|13): 13 = 12 + b⋅1 +c

B(2|26): 26 = 22 + b⋅2 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
13 = 1 +1b +c |-1
26 = 4 +2b +c |-4


12 = 1b +c
22 = 2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 12 (I) 2b +c = 22 (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 = 22
c +2b = 22 | -2b
c = 22 -2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 12 (I) +c = ( 22 -2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 22 -2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 22 -2b ) = 12
b +22 -2b = 12
-b +22 = 12 | -22
-b = -10 |:(-1 )
b = 10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 22 -210

= 22 -20

= 2

also

c = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (10|2)

Jetzt können wir b=10 und c=2 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +10x +2

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 = 12 + b⋅1 +c

B(-1|2): 2 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

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


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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 1 -4

= -3

also

c = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-3)

Jetzt können wir b=-4 und c=-3 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -4x -3

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -4x -3

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 -3

= ( x -2 ) 2 -4 -3

= ( x -2 ) 2 -7

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(2|-7).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -4x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -4x -3 nur um -3 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 -3 = 4 -8 -3 = -7

also: S(2|-7).