Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x - y = 28 .

Bestimme y so, dass (-7|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -7 in die Gleichung ein und erhält:

-3( -7 ) - y = 28

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-3( -7 ) - y = 28
21 - y = 28
-y +21 = 28 | -21
-y = 7 |:(-1 )
y = -7

Die Lösung ist somit: (-7|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -4y = 20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|-5)
denn 4⋅0 -4( - 5 ) = 0 +20 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|-9)
denn 4⋅( - 4 ) -4( - 9 ) = -16 +36 = 20

Oder : (4|-1)
denn 4⋅4 -4( - 1 ) = 16 +4 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = 24 (I) 3x -4y = 18 (II)

Lösung einblenden
-4y = 24 (I) 3x -4y = 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:

-4y = 24 |:(-4 )
y = -6

Als neues LGS erhält man so:

+y = -6 (I) 3x -4y = 18 (II)

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

3x -4 · ( -6 ) = 18
3x +24 = 18 | -24
3x = -6 |:3
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = -24 (I) 4x -2y = 36 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = -24 (I) 4x -2y = 36 (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:

-3x + y = -24
y -3x = -24 | +3x
y = -24 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -24 +3x ) (I) 4x -2y = 36 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -24 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -2 · ( -24 +3x ) = 36
4x +48 -6x = 36
-2x +48 = 36 | -48
-2x = -12 |:(-2 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -24 +36

= -24 +18

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +3y = 5 (I) -2x -2y = -14 (II)

Lösung einblenden
-5x +3y = 5 (I) -2x -2y = -14 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 5 3 + 5 3 x ) (I) -2x -2y = -14 (II)

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

-2x -2 · ( 5 3 + 5 3 x ) = -14
-2x - 10 3 - 10 3 x = -14
- 16 3 x - 10 3 = -14 |⋅ 3
3( - 16 3 x - 10 3 ) = -42
-16x -10 = -42 | +10
-16x = -32 |:(-16 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 3 + 5 3 2

= 5 3 + 10 3

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 5 x + 3 2 y = 6 (I) x - 1 3 y = -7 (II)

Lösung einblenden
3 5 x + 3 2 y = 6 (I) x - 1 3 y = -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 - 1 3 y = -7 |⋅ 3
3( x - 1 3 y) = -21
3x - y = -21 | + y
3x = -21 + y |:3
x = -7 + 1 3 y

Als neues LGS erhält man so:

3 5 x + 3 2 y = 6 (I) x = ( -7 + 1 3 y ) (II)

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

3 5 · ( -7 + 1 3 y ) + 3 2 y = 6
- 21 5 + 1 5 y + 3 2 y = 6
17 10 y - 21 5 = 6 |⋅ 10
10( 17 10 y - 21 5 ) = 60
17y -42 = 60 | +42
17y = 102 |:17
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -7 + 1 3 6

= -7 +2

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 und y = -3 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 = ?

3x -1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = -3 einsetzen und ausrechnen:

4x +2y = 12 -6 = 6

3x -1y = 9 +3 = 12

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +2y = 6

3x -1y = 12

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-16x +8y = -7 (I) 4x -2y = 2 (II)

Lösung einblenden
-16x +8y = -7 (I) 4x -2y = 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-16x +8y = -7
8y -16x = -7 | +16x
8y = -7 +16x |:8
y = - 7 8 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 7 8 +2x ) (I) 4x -2y = 2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 7 8 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -2 · ( - 7 8 +2x ) = 2
4x + 7 4 -4x = 2
7 4 = 2 | - 7 4
0 = 1 4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 3-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 7. Wenn man aber vom 2-fachen von x 3 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -4. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2 · ( 7 -3y ) -3y = -4
14 -6y -3y = -4
-9y +14 = -4 | -14
-9y = -18 |:(-9 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 7 -32

= 7 -6

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|2)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 2

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|10) und B(3|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|10): 10 = 12 + b⋅1 +c

B(3|26): 26 = 32 + b⋅3 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
10 = 1 +1b +c |-1
26 = 9 +3b +c |-9


9 = 1b +c
17 = 3b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 9 (I) 3b +c = 17 (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 = 17
c +3b = 17 | -3b
c = 17 -3b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 9 (I) +c = ( 17 -3b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 17 -3b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 17 -3b ) = 9
b +17 -3b = 9
-2b +17 = 9 | -17
-2b = -8 |:(-2 )
b = 4

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 17 -34

= 17 -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

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|16) und B(4|61) 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|16): 16 = 12 + b⋅1 +c

B(4|61): 61 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
16 = 1 +1b +c |-1
61 = 16 +4b +c |-16


15 = 1b +c
45 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = 15 (I) 4b +c = 45 (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 = 45
c +4b = 45 | -4b
c = 45 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = 15 (I) +c = ( 45 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 45 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( 45 -4b ) = 15
b +45 -4b = 15
-3b +45 = 15 | -45
-3b = -30 |:(-3 )
b = 10

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 45 -410

= 45 -40

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (10|5)

Jetzt können wir b=10 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 +10x +5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 +10x +5

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +10x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 10x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 5 zu 25. Diese 25 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 25, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +10x +25 -25 +5

= ( x +5 ) 2 -25 +5

= ( x +5 ) 2 -20

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-5|-20).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 +10x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 +10x +5 nur um 5 nach oben/unten verschoben. Das heißt beide Parabeln haben ihren Scheitel an der gleichen x-Stelle.

Von x 2 +10x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 +10x = 0
x ( x +10 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +10 = 0 | -10
x2 = -10

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-5|y).

y = ( -5 ) 2 +10( -5 ) +5 = 25 -50 +5 = -20

also: S(-5|-20).