Gleichungen in zwei Variablen
1. Situationen mit zwei Unbekannten
In vielen Alltagsproblemen hängen zwei Größen voneinander ab. Das klassische Beispiel im Buch ist der Mathematikwettbewerb.
Mathematisches Modell: 3 · x + 4 · y = 60
Lösungs-Checker
Finde ein Zahlenpaar (x | y), das die Gleichung 3x + 4y = 60 erfüllt:
x = y =2. Die lineare Gleichung
Geometrische Interpretation (S. 77)
Jede Lösung entspricht einem Punkt im Koordinatensystem. Die Menge aller Lösungen bildet eine Gerade.
b · y = c → y = c/b
Waagrechte Gerade(Parallel zur 1. Achse)
a · x = c → x = c/a
Senkrechte Gerade(Parallel zur 2. Achse)
a · x + b · y = 0
Ursprungsgerade(Geht durch den Ursprung)
3. Lineare Gleichungssysteme (LGS)
Ein LGS besteht aus zwei Gleichungen, die gleichzeitig erfüllt sein müssen.
20 Zimmer (e + d = 20), 32 Betten (e + 2d = 32).
Grafisch suchen wir den Schnittpunkt der beiden Geraden.
Wie viele Lösungen gibt es?
Klicke auf die Fälle, um die Theorie aus S. 80 zu sehen:
4. Rechnerische Lösungsverfahren
Wähle ein Verfahren zur Demonstration:
Gleichsetzungsverfahren
Ideal, wenn beide Gleichungen bereits nach derselben Variablen (z.B. y) aufgelöst sind.
(I) y = 2x + 1
(II) y = -x + 4
- Gleichsetzen: 2x + 1 = -x + 4
- Nach x auflösen: 3x = 3 → x = 1
- x in (I) einsetzen: y = 2(1) + 1 → y = 3
Einsetzungsverfahren (Substitutionsmethode)
(I) x - 5y = 17
(II) 2x + 3y = -5
- Variable isolieren: Aus (I) folgt x = 17 + 5y
- In (II) einsetzen: 2(17 + 5y) + 3y = -5
- Klammer lösen: 34 + 10y + 3y = -5
- Zusammenfassen: 13y = -39 → y = -3
- y einsetzen: x = 17 + 5(-3) = 2
Eliminationsverfahren (Additionsmethode)
(I) x - 5y = 17
(II) 2x + 3y = -5
- (I) mit -2 multiplizieren: -2x + 10y = -34
- Gleichungen addieren: (-2x + 10y) + (2x + 3y) = -34 + (-5)
- Variable x fällt weg: 13y = -39 → y = -3
- y einsetzen in (I): x - 5(-3) = 17 → x = 2
5. Diskussion von Parametern
Manchmal enthalten Gleichungen Platzhalter (Parameter wie a oder b). Wir untersuchen, wie diese Parameter die Lösung beeinflussen.
(I) -2x + -3y = 1
(II) 4x + 6y = -2