Lineare Gleichungssysteme einfach erklärt
Auf dieser Lernseite beschäftigen wir uns damit, was ein lineares Gleichungssystem ist und worin es sich von einer linearen Gleichung unterscheidet.
Lineare Gleichungen
Lineare Gleichungen sind dir wahrscheinlich schon unter dem Begriff der Gleichung, also ohne das Merkmal linear, bekannt. Die Bedeutung ist jedoch dieselbe. Lineare Gleichungen bestehen meist aus ganzen Zahlen und beinhalten eine Variable, das heißt eine Zahl, deren Wert unbekannt ist. Ziel ist es eben diesen Wert herauszufinden. Mit Hilfe von Ausklammern und Äquivalenzumformungen lassen sich solche Gleichungen lösen. Hier einige Beispiele für lineare Gleichungen.
Beispiel
Beispiel
$x + 5 = 9$
$3 \cdot x = 21$
$\frac{x}{4} = 5$
Von der Gleichung zum Gleichungssystem
Wie kommen wir nun von einer linearen Gleichung zu einem Gleichungssystem? Lineare Gleichungssysteme besitzen bestimmte Eigenschaften, die normale Gleichungen nicht haben. So bestehen lineare Gleichungssysteme aus mindestens zwei linearen Gleichungen und dementsprechend auch aus mindestens zwei unbekannten Variablen.
Merke
Merke
Lineare Gleichungssysteme bestehen aus mindestens zwei linearen Gleichungen.
Gleichungssystem bedeutet, dass die Gleichungen zusammen gehören - sie müssen gleichzeitig erfüllt sein. Das heißt, dass der Wert einer Variable für beide Gleichungen gelten muss. Schauen wir uns dazu ein Beispiel an.
Beispiel
Beispiel
Du möchtest einkaufen gehen, weißt allerdings nicht mehr wie teuer eine Banane und wie teuer eine Tüte Milch sind. Du kannst dich nur noch an deine letzten Einkäufe erinnern und weißt, dass 5 Bananen und 6 Tüten Milch 11€ gekostet haben und, dass 2 Bananen und 2 Tüten Milch zusammen 6€ gekostet haben.
Aus diesen Informationen kannst du errechnen, wie viel eine Tüte Milch und eine Banane einzeln kosten. Mathematisch gesehen haben wir zwei Unbekannte (den Einzelpreis der Banane und der Milch) und, auf Grund der zwei Informationen über deine letzten Einkäufe, auch zwei Gleichungen:
5 Bananen + 6 Milchtüten = 11€
$~~~5 \cdot x~~~~~~+~~~6 \cdot y~~~~~~~= 11$
2 Bananen + 2 Milchtüten = 6€
$~~~2 \cdot x~~~~~~+~~~2 \cdot y~~~~~~~= 6$
Die beiden Gleichungen, die wir aus der Aufgabe formuliert haben, hängen zusammen. Das $x$ der ersten Gleichung muss in der zweiten Gleichung denselben Wert haben. Dasselbe gilt für die zweite Variable, das $Y$. In einem Gleichungssystem schreibt man die beiden Terme folgendermaßen auf:
$|5 \cdot x + 6 \cdot y = 11|$
$|2 \cdot x + 2 \cdot y = 6|$
Die beiden Gleichungen werden untereinander geschrieben und von vertikalen Strichen eingerahmt. Um dieses Gleichungssystem zu lösen, gibt es unterschiedliche Methoden, die du dir auf unseren anderen Lernseiten anschauen kannst.
Sonderfälle von Gleichungssystemen
Man unterscheidet zwei besondere Fälle von Gleichungssystemen. Zum einen kann ein Gleichungssystem überbestimmt sein. In diesem Fall erhältst du aus der Aufgabe mehr Gleichungen als Variablen. Das ist an sich nicht schlimm und könnte dein Rechnen sogar vereinfachen. Oft widersprechen sich die Gleichungen aber. In diesem Fall gibt es keine Lösung für das Gleichungssystem.
Beispiel
Beispiel
$|2 \cdot a + b = 10|$
$|2\cdot a =0|$
$|a - b = 0|$
Die zweite Gleichung legt fest, dass $a$ den Wert $0$ haben muss. Ist dies der Fall, können die erste und dritte Gleichung nicht gleichzeitig erfüllt sein.
Es kann auch der gegenteilige Fall eintreten: du erhältst aus der Aufgabe mehr Variablen als Gleichungen. Das Gleichungssystem gilt als unterbestimmt. Höchstwahrscheinlich bekommst du dann nur einen Wertebereich anstatt einen exakten Wert geliefert.
Beispiel
Beispiel
$a + b + c = 9$
$a + b= 6$
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