• Unterschiedliche Lösungsmengen
  • MNWeG
  • 21.04.2021
  • Mathematik
  • Gleichungen
  • Einzelarbeit
  • Arbeitsblatt
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  • 1
    Ordne den Matrizen die richtige Lösungsmenge zu und gib an, ob das zugehörige LGS keine, eine oder unendlich viele Lösungen hat.
    (1)

    L={1x3;-7x3;x3}\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} L= &\{1-x_3; \text{-7}-x_3; x_3\}\\ \end{aligned}

    Das LGS hat keine Lösung.

    (1001010-7000-5)\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \\\left( \begin{array}{rrr|r} 1 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & \text{-}7 \\ 0 & 0 & 0 & \text{-}5 \\ \end{array} \right)

    L={ }\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} L= &\{\ \}\\ \end{aligned}

    Das LGS hat eine Lösung.

    (2)

    (1001010-7001-5)\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \\\left( \begin{array}{rrr|r} 1 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & \text{-}7 \\ 0 & 0 & 1 & \text{-}5 \\ \end{array} \right)

    Das LGS hat unendlich viele Lösungen.

    L={1;-7; -5}\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} L= &\{1; \text{-7; -5}\}\\ \end{aligned}

    (3)

    (1001010-70000)\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \\\left( \begin{array}{rrr|r} 1 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & \text{-}7 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ \end{array} \right)

    2
    Zeige, dass das LGS unendlich viele Lösungen hat, indem du das LGS in die Matrixschreibweise überführst und dann versuchst, eine Einheitsmatrix zu bilden.

    I.   2x1+  3x2  2x3=    5I ⁣I.   2x1+  1x2+  1x3=    6I ⁣I ⁣I.   8x1+  8x2  2x3=  22\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} I.\ \ &\ 2x_1&+&\ \ 3x_2&-&\ \ 2x_3&=&\ \ \ \ 5\\ I\!I.\ \ &\ 2x_1&+&\ \ 1x_2&+&\ \ 1x_3&=&\ \ \ \ 6\\ I\!I\!I.\ \ &\ 8x_1&+&\ \ 8x_2&-&\ \ 2x_3&=&\ \ 22 \end{aligned}

    3
    Zeige, dass das LGS keine Lösung hat, indem du das LGS in die Matrixschreibweise überführst und dann versuchst, eine Einheitsmatrix zu bilden.

    I.   4x1+  3x2  2x3=    6I ⁣I.   2x1+  2x2+  1x3=    5I ⁣I ⁣I.   8x1+  6x2  4x3=  10\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} I.\ \ &\ 4x_1&+&\ \ 3x_2&-&\ \ 2x_3&=&\ \ \ \ 6\\ I\!I.\ \ &\ 2x_1&+&\ \ 2x_2&+&\ \ 1x_3&=&\ \ \ \ 5\\ I\!I\!I.\ \ &\ 8x_1&+&\ \ 6x_2&-&\ \ 4x_3&=&\ \ 10 \end{aligned}

    4
    Die LGS wurden in Matrixschreibweise überführt und dann, sofern möglich, die Einheitsmatrizen gebildet. Gib die Lösungsmengen für die LGS an.
    a)
    b)
    c)

    (1006010-20010)\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \\\left( \begin{array}{rrr|r} 1 & 0 & 0 & 6 \\ 0 & 1 & 0 & \text{-}2 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ \end{array} \right)

    (1020010-30000)\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \\\left( \begin{array}{rrr|r} 1 & 0 & 2 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & \text{-}3 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ \end{array} \right)

    (101101230002)\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \\\left( \begin{array}{rrr|r} 1 & 0 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & 2 & 3 \\ 0 & 0 & 0 & 2 \\ \end{array} \right)

  • 5
    a) Zeige mithilfe einer Probe, dass die Lösungsmenge nicht alle Gleichungen des LGS erfüllt.

    b) Erläutere, welche Konsequenzen das für die Lösungsmenge hat.

    I.   3x1  4x2+  2x3=  -8I ⁣I.  -2x1+  1x2  1x3=   0I ⁣I ⁣I.   6x1+  2x2  2x3= 18I ⁣V.   3x1+  1x2+  1x3=   8\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} I.\ \ &\ 3x_1&-&\ \ 4x_2&+&\ \ 2x_3&=&\ \ \text{-8}\\ I\!I.\ \ &\text{-} 2x_1&+&\ \ 1x_2&-&\ \ 1x_3&=&\ \ \ 0\\ I\!I\!I.\ \ &\ 6x_1&+&\ \ 2x_2&-&\ \ 2x_3&=&\ 18\\ I\!V.\ \ &\ 3x_1&+&\ \ 1x_2&+&\ \ 1x_3&=&\ \ \ 8\\ \end{aligned}

    L={2;3;-1}\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} L= &\{2;3; \text{-1}\}\\ \end{aligned}

    6
    Das folgende LGS mit zwei Gleichungen und drei Variablen hat unendlich viele Lösungen.

    I.   2x1+  1x2  2x3=  2I ⁣I.   2x1 +  2x3=  4\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} I.\ \ &\ 2x_1&+&\ \ 1x_2&-&\ \ 2x_3&=&\ \ 2\\ I\!I.\ \ &\ 2x_1&&\ &+&\ \ 2x_3&=&\ \ 4\\ \end{aligned}

    a) Gib die Lösungsmenge in Abhängigkeit von der Variable x1 an.

    b) Berechne die Werte der Variablen x2 und x3, wenn x1 = 1 ist.

    7
    Gegeben ist das folgende LGS mit zwei Gleichungen und drei Variablen.

    I.   4x1  2x2+  4x3=  4I ⁣I.   2x1  1x2+  2x3=  3\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} I.\ \ &\ 4x_1&-&\ \ 2x_2&+&\ \ 4x_3&=&\ \ 4\\ I\!I.\ \ &\ 2x_1&-&\ \ 1x_2&+&\ \ 2x_3&=&\ \ 3\\ \end{aligned}

    a) Zeige, dass das LGS eine leere Lösungsmenge hat.

    b) Ändere eine Stelle im LGS, sodass das LGS unendlich

    viele Lösungen hat.

    8
    Ermittle die Lösungsmenge des LGS.

    I.   2x1+  3x2+  1x3=  2I ⁣I.   1x1  4x2  2x3=  4I ⁣I ⁣I.   4x1  5x2  3x3=  8\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} I.\ \ &\ 2x_1&+&\ \ 3x_2&+&\ \ 1x_3&=&\ \ 2\\ I\!I.\ \ &\ 1x_1&-&\ \ 4x_2&-&\ \ 2x_3&=&\ \ 4\\ I\!I\!I.\ \ &\ 4x_1&-&\ \ 5x_2&-&\ \ 3x_3&=&\ \ 8\\ \end{aligned}

    9
    Gib ein Gleichungssystem mit drei Gleichungen an, das die vorgegebene Lösungsmenge hat.

    L={1;5;-3}\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \begin{aligned} L= &\{1;5; \text{-3}\}\\ \end{aligned}