Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -5y = 50 .

Bestimme x so, dass (x|-3) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -3 in die Gleichung ein und erhält:

-5x -5( -3 ) = 50

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-5x -5( -3 ) = 50
-5x +15 = 50 | -15
-5x = 35 |:(-5 )
x = -7

Die Lösung ist somit: (-7|-3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +2y = -21 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (7|-7)
denn -1⋅7 +2( - 7 ) = -7 -14 = -21

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (9|-6)
denn -1⋅9 +2( - 6 ) = -9 -12 = -21

Oder : (5|-8)
denn -1⋅5 +2( - 8 ) = -5 -16 = -21

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -4y = 21 (I) -4x = -20 (II)

Lösung einblenden
x -4y = 21 (I) -4x = -20 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

-4x = -20 |:(-4 )
x = 5

Als neues LGS erhält man so:

x -4y = 21 (I) x = 5 (II)

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

1 · 5 -4y = 21
5 -4y = 21
-4y +5 = 21 | -5
-4y = 16 |:(-4 )
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -6 (I) x +2y = -4 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -6 (I) x +2y = -4 (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 = -4 | -2y
x = -4 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x +4y = -6 (I) x = ( -4 -2y ) (II)

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

1 · ( -4 -2y ) +4y = -6
-4 -2y +4y = -6
2y -4 = -6 | +4
2y = -2 |:2
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -4 -2( -1 )

= -4 +2

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x -4y = 18 (I) 3x +y = 4 (II)

Lösung einblenden
5x -4y = 18 (I) 3x +y = 4 (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 = 4
y +3x = 4 | -3x
y = 4 -3x

Als neues LGS erhält man so:

5x -4y = 18 (I) +y = ( 4 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 4 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x -4 · ( 4 -3x ) = 18
5x -16 +12x = 18
17x -16 = 18 | +16
17x = 34 |:17
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 -32

= 4 -6

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 5 x - 3 5 y = -6 (I) -x -2y = -15 (II)

Lösung einblenden
- 3 5 x - 3 5 y = -6 (I) -x -2y = -15 (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 = -15 | +2y
-x = -15 +2y |:(-1 )
x = 15 -2y

Als neues LGS erhält man so:

- 3 5 x - 3 5 y = -6 (I) x = ( 15 -2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 15 -2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

- 3 5 · ( 15 -2y ) - 3 5 y = -6
-9 + 6 5 y - 3 5 y = -6
3 5 y -9 = -6 |⋅ 5
5( 3 5 y -9 ) = -30
3y -45 = -30 | +45
3y = 15 |:3
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 15 -25

= 15 -10

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

2x +1y = ?

6x +2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

2x +1y = 6 -4 = 2

6x +2y = 18 -8 = 10

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x +1y = 2

6x +2y = 10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +8y = -10 (I) x -2y = 2 (II)

Lösung einblenden
-4x +8y = -10 (I) x -2y = 2 (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 = 2 | +2y
x = 2 +2y

Als neues LGS erhält man so:

-4x +8y = -10 (I) x = ( 2 +2y ) (II)

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

-4 · ( 2 +2y ) +8y = -10
-8 -8y +8y = -10
-8 = -10 | +8
0 = -2

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 5-fache einer anderen Zahl y addiert, so erhält man 6. Wenn man aber vom 5-fachen von x 4 mal die Zahl y subtrahiert, so erhält man 1. Bestimme x und y.

Lösung einblenden

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

x +5y = 6 (I) 5x -4y = 1 (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 +5y = 6 | -5y
x = 6 -5y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 6 -5y ) (I) 5x -4y = 1 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 6 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 6 -5y ) -4y = 1
30 -25y -4y = 1
-29y +30 = 1 | -30
-29y = -29 |:(-29 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 6 -51

= 6 -5

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|1)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

x (x-Wert): 1

y (y-Wert): 1

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -7 +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

Scheitel aus 2 Punkten bestimmen

Beispiel:

Die Punkte A(1|0) und B(4|-3) 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(4|-3): -3 = 42 + b⋅4 +c

Damit erhalten wir ein LGS (lineares Gleichungssystem):
0 = 1 +1b +c |-1
-3 = 16 +4b +c |-16


-1 = 1b +c
-19 = 4b +c
Wir vertauschen die linke mit der rechten Seite und lösen dann das LGS:
b +c = -1 (I) 4b +c = -19 (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 = -19
c +4b = -19 | -4b
c = -19 -4b

Als neues LGS erhält man so:

b +c = -1 (I) +c = ( -19 -4b ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das c durch ( -19 -4b ) ersetzen und dann nach b auflösen:

b + 1 · ( -19 -4b ) = -1
b -19 -4b = -1
-3b -19 = -1 | +19
-3b = 18 |:(-3 )
b = -6

Somit haben wir eine Lösung für b.

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

c = -19 -4( -6 )

= -19 +24

= 5

also

c = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|5)

Jetzt können wir b=-6 und c=5 in die allgemeine Funktionsgleichung y = x² + bx + c einsetzen und erhalten so den Funktionsterm:

y= x 2 -6x +5

Jetzt müssen wir noch den Scheitel dieser Parabel bestimmen:

1. Weg

y= x 2 -6x +5

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 +5

= ( x -3 ) 2 -9 +5

= ( x -3 ) 2 -4

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(3|-4).


2. Weg

Wir betrachten nun nur x 2 -6x . Deren Parabel sieht ja genau gleich aus wie x 2 -6x +5 nur um 5 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 +5 = 9 -18 +5 = -4

also: S(3|-4).