Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x - y = 19 .

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 ) - y = 19

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-3⋅( -4 ) - y = 19
12 - y = 19
-y +12 = 19 | -12
-y = 7 |:(-1 )
y = -7

Die Lösung ist somit: (-4|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x -2y = 0.

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-5)
denn 2⋅( - 5 ) -2⋅( - 5 ) = -10 +10 = 0

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-7|-7)
denn 2⋅( - 7 ) -2⋅( - 7 ) = -14 +14 = 0

Oder : (-3|-3)
denn 2⋅( - 3 ) -2⋅( - 3 ) = -6 +6 = 0

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = 24 (I) 3x +3y = -15 (II)

Lösung einblenden
-4y = 24 (I) 3x +3y = -15 (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 +3y = -15 (II)

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

3x + 3 · ( -6 ) = -15
3x -18 = -15 | +18
3x = 3 |:3
x = 1

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: (1|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = 13 (I) x +2y = -16 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = 13 (I) x +2y = -16 (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 = -16 | -2y
x = -16 -2y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +y = 13 (I) x = ( -16 -2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -16 -2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -16 -2y ) + y = 13
48 +6y + y = 13
7y +48 = 13 | -48
7y = -35 |:7
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -16 -2⋅( -5 )

= -16 +10

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +4y = -14 (I) -5x -2y = -13 (II)

Lösung einblenden
2x +4y = -14 (I) -5x -2y = -13 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +4y = -14
4y +2x = -14 | -2x
4y = -14 -2x |:4
y = - 7 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 7 2 - 1 2 x ) (I) -5x -2y = -13 (II)

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

-5x -2 · ( - 7 2 - 1 2 x ) = -13
-5x +7 + x = -13
-4x +7 = -13 | -7
-4x = -20 |:(-4 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 7 2 - 1 2 ⋅5

= - 7 2 - 5 2

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-8y = 4x +5 -3y (I)
3( x +1 ) = -4y (II)

Lösung einblenden

Zuerst formen wir die beiden Gleichungen so um, dass links nur noch die Variablen und rechts nur noch die Zahlenwerte stehen:

-8y = 4x +5 -3y (I)
3( x +1 ) = -4y (II)
-8y = 4x +5 -3y | -4x +3y (I)
3x +3 = -4y | -3 +4y (II)
-4x -5y = 5 (I) 3x +4y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x -5y = 5
-5y -4x = 5 | +4x
-5y = 5 +4x |:(-5 )
y = -1 - 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x + 4 · ( -1 - 4 5 x ) = -3
3x -4 - 16 5 x = -3
- 1 5 x -4 = -3 |⋅ 5
5( - 1 5 x -4 ) = -15
-x -20 = -15 | +20
-x = 5 |:(-1 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -1 - 4 5 ⋅( -5 )

= -1 +4

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = -5 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

3x +1y = ?

5x +1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = -5 einsetzen und ausrechnen:

3x +1y = 6 -5 = 1

5x +1y = 10 -5 = 5

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

3x +1y = 1

5x +1y = 5

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +5y = 38 (I) x -2y = -14 (II)

Lösung einblenden
-3x +5y = 38 (I) x -2y = -14 (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 = -14 | +2y
x = -14 +2y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +5y = 38 (I) x = ( -14 +2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -14 +2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -14 +2y ) +5y = 38
42 -6y +5y = 38
-y +42 = 38 | -42
-y = -4 |:(-1 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -14 +2⋅4

= -14 +8

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|4)

LGS Anwendungen

Beispiel:

Wenn man zu einer Zahl x das 4-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 17. Wenn man aber vom 5-fachen von x 5 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man -15. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +4y = 17 (I) 5x -5y = -15 (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 = 17 | -4y
x = 17 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 17 -4y ) (I) 5x -5y = -15 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 17 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 17 -4y ) -5y = -15
85 -20y -5y = -15
-25y +85 = -15 | -85
-25y = -100 |:(-25 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 17 -4⋅4

= 17 -16

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 4

quadr. Funktionterm bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(-1|13) und B(-2|24) 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 = ( - 1 )2 + b⋅( - 1 ) +c

B(-2|24): 24 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
13 = 1 -1b +c |-1
24 = 4 -2b +c |-4


12 = -1b +c
20 = -2b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
-b +c = 12 (I) -2b +c = 20 (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 = 20
c -2b = 20 | +2b
c = 20 +2b

Als neues LGS erhält man so:

-b +c = 12 (I) +c = ( 20 +2b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( 20 +2b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

-b + 1 · ( 20 +2b ) = 12
-b +20 +2b = 12
b +20 = 12 | -20
b = -8

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 20 +2⋅( -8 )

= 20 -16

= 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|0) und B(-2|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|0): 0 = 12 + b⋅1 +c

B(-2|9): 9 = ( - 2 )2 + b⋅( - 2 ) +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
0 = 1 +1b +c |-1
9 = 4 -2b +c |-4


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

-2b + c = 5
c -2b = 5 | +2b
c = 5 +2b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -1 (I) +c = ( 5 +2b ) (II)

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

b + 1 · ( 5 +2b ) = -1
b +5 +2b = -1
3b +5 = -1 | -5
3b = -6 |:3
b = -2

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = 5 +2⋅( -2 )

= 5 -4

= 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

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(1|0).


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 -2⋅1 +1 = 1 -2 +1 = 0

also: S(1|0).