Zwei Gleichungen, ein gemeinsames Zahlenpaar. Lerne Einsetzen, Gleichsetzen und Addieren kennen und übe nach jedem Verfahren selbst.
x,yUnsicher beim Einstieg?3 Aufgaben im freiwilligen Kurzcheck
Hilfreiches Vorwissen: Lineare Gleichungen, negative Zahlen und Klammerregeln.
Finde heraus, was du schon kannst
Löse die drei Systeme. Wähle jeweils ein passendes Verfahren und gib das Zahlenpaar in der Reihenfolge x; y an.
Zahlenpaare: x; y, etwa 3; 5 oder (3 | 5). Auch x = 3; y = 5 funktioniert. Bei Sonderfällen: „keine“ oder „unendlich viele“. Bei Prüfungsfragen: ja oder nein. „Unendlich viele“ bedeutet nicht, dass jedes Zahlenpaar passt.
Verstehen
Was ist ein lineares Gleichungssystem?
Zwei Bedingungen müssen gleichzeitig passen
x + y = 7 x − y = 1
x = 4 und y = 3 erfüllen beide Gleichungen.
Ein lineares Gleichungssystem besteht aus mehreren linearen Gleichungen, die gleichzeitig erfüllt sein sollen. Hier betrachten wir zwei Gleichungen mit den Unbekannten x und y. Gesucht sind passende Zahlenpaare (x | y).
Eine einzelne Gleichung x + y = 7 hat viele Lösungen, zum Beispiel (1 | 6), (4 | 3) und (7 | 0). Die zweite Bedingung x − y = 1 schränkt die Auswahl ein. Zusammen ergibt sich hier genau (4 | 3).
Ein Zahlenpaar ist nur dann eine Lösung des Systems, wenn es jede ursprüngliche Gleichung erfüllt. Eine richtige Probe in nur einer Gleichung reicht nicht.
Welches Verfahren passt?
Verfahren
Besonders praktisch, wenn …
Einsetzungsverfahren
eine Gleichung schon nach x oder y aufgelöst ist
Gleichsetzungsverfahren
beide Gleichungen nach derselben Unbekannten aufgelöst sind
Additionsverfahren
sich eine Unbekannte durch Addieren beseitigen lässt, gegebenenfalls nach Multiplikation
Die Verfahren führen bei korrekter Anwendung zur gleichen Lösungsmenge. Du darfst das wählen, das die Rechnung am einfachsten macht.
Einsetzungsverfahren: einen Term ersetzen
Beispiel – Schritt für Schritt
Löse mit dem Einsetzungsverfahren
I: y = 2x + 1 II: x + y = 10
Gegeben sind I: y = 2x + 1 und II: x + y = 10.
RechnungErklärung zum Schritt
x + (2x + 1) = 10
1 y ersetzen
Setze den Ausdruck 2x + 1 aus I für y in II ein.
3x + 1 = 10
2 Zusammenfassen
x + 2x = 3x.
3x = 9
3 Auf beiden Seiten −1
Ziehe auf beiden Seiten 1 ab.
x = 3
4 Auf beiden Seiten : 3
Teile beide Seiten durch 3.
y = 2 · 3 + 1 = 7
5 In I einsetzen
Mit x = 3 bestimmst du den zugehörigen y-Wert.
I: 7 = 2 · 3 + 1 II: 3 + 7 = 10
6 Beide Gleichungen prüfen
Beide Aussagen stimmen. Das Zahlenpaar (3 | 7) ist die Lösung.
L = {(3 | 7)}
Steht vor der ersetzten Unbekannten ein Faktor oder ein Minus, setze den ganzen eingesetzten Term in Klammern. Aus 3y wird beispielsweise 3(2x + 1).
Übungsaufgabe
Löse durch Einsetzen: I: y = x + 3; II: 2x + y = 12.
Erst selbst lösen. Danach mit dem Rechenweg vergleichen.
Gleichsetzungsverfahren: zwei Ausdrücke vergleichen
Beispiel – Schritt für Schritt
Löse mit dem Gleichsetzungsverfahren
I: y = 2x + 1 II: y = −x + 7
Gegeben sind I: y = 2x + 1 und II: y = −x + 7. Beide rechten Seiten beschreiben denselben Wert y.
RechnungErklärung zum Schritt
2x + 1 = −x + 7
1 Gleichsetzen
Beide Ausdrücke sind gleich y und daher gleich groß.
3x + 1 = 7
2 Auf beiden Seiten +x
So steht x nur noch auf der linken Seite.
3x = 6
3 Auf beiden Seiten −1
Ziehe auf beiden Seiten 1 ab.
x = 2
4 Auf beiden Seiten : 3
Teile beide Seiten durch 3.
y = 2 · 2 + 1 = 5
5 In I einsetzen
Berechne den zweiten Wert.
I: 5 = 2 · 2 + 1 II: 5 = −2 + 7
6 Probe
Das Paar (2 | 5) erfüllt beide ursprünglichen Gleichungen.
L = {(2 | 5)}
Gleichsetzen funktioniert auch, wenn beide Gleichungen nach x aufgelöst sind. Die entscheidende Voraussetzung ist, dass beide Ausdrücke dieselbe Unbekannte beschreiben.
Übungsaufgabe
Löse durch Gleichsetzen: I: y = 3x − 1; II: y = x + 5.
Erst selbst lösen. Danach mit dem Rechenweg vergleichen.
Eine lineare Gleichung mit zwei Unbekannten beschreibt eine Gerade, sofern ihre Koeffizienten von x und y nicht beide 0 sind. Die Lösungen eines Systems entsprechen den gemeinsamen Punkten der beiden Geraden.
Lage der Geraden
Lösungen
Beispiel
Sie schneiden sich
genau ein Zahlenpaar
y = x und y = −x + 2 → (1 | 1)
Sie sind verschieden und parallel
keine Lösung
y = x + 1 und y = x + 3
Sie liegen aufeinander
unendlich viele Lösungen
y = 2x + 1 und 2y = 4x + 2
Zum Zeichnen kannst du für jede Gerade zwei Punkte bestimmen und verbinden. Lies anschließend den Schnittpunkt ab. Zeichnungen liefern je nach Genauigkeit nur Näherungen; die rechnerische Probe kontrolliert das Ergebnis.
Was bedeuten 0 = 0 und 0 = 2?
Fallen beim Umformen alle Unbekannten weg, prüfe die verbleibende Aussage. An zwei ähnlichen Systemen erkennst du den Unterschied:
Ein Widerspruch: keine Lösung
I: x + y = 3
II: 2x + 2y = 8
Multipliziere I mit 2. Das ergibt 2x + 2y = 6. Ziehe diese Gleichung von II ab:
0 = 8 − 6 ⇒ 0 = 2
Diese Aussage ist falsch. Dieselbe linke Seite kann nicht gleichzeitig 6 und 8 sein. Deshalb ist L = ∅. Die Geraden y = −x + 3 und y = −x + 4 sind parallel und verschieden.
Eine wahre Aussage: die übrige Bedingung bleibt
I: x + y = 3
II: 2x + 2y = 6
Hier ist II genau das Doppelte von I. Beim Subtrahieren von 2 · I entsteht 0 = 0. Die zweite Gleichung bringt also keine neue Bedingung.
Es bleibt x + y = 3, also y = 3 − x. Jede Wahl von x liefert genau den dazu passenden y-Wert, zum Beispiel (0 | 3), (1 | 2) und (4 | −1). Alle diese Paare erfüllen beide Gleichungen.
0 = 0 bedeutet nicht, dass jedes Zahlenpaar passt. In diesem Beispiel gibt es unendlich viele Lösungen auf derselben Geraden. Das Paar (0 | 0) gehört nicht dazu, denn 0 + 0 ≠ 3.
Übungsaufgabe
I: x + y = 5; II: 2x + 2y = 10. Was bleibt nach dem Umformen übrig? Passt jedes Zahlenpaar?
Erst selbst lösen. Danach mit dem Rechenweg vergleichen.
Die zweite Gleichung liefert keine neue Bedingung.
Es bleiben alle Paare mit y = 5 − x.
Es gibt unendlich viele Lösungen, zum Beispiel (0 | 5) oder (2 | 3). Nicht jedes Paar passt: (0 | 0) erfüllt x + y = 5 nicht.
Eine Sachaufgabe in zwei Gleichungen übersetzen
Beispiel – Schritt für Schritt
Was kosten Erwachsenen- und Kinderkarten?
I: 2x + y = 23 II: x + 2y = 19
Zwei Eintrittskarten für Erwachsene und eine Kinderkarte kosten 23 €. Eine Erwachsenenkarte und zwei Kinderkarten kosten 19 €. Was kostet jede Kartenart?
Setze x = Preis einer Erwachsenenkarte und y = Preis einer Kinderkarte, jeweils in Euro. Dann gilt I: 2x + y = 23 und II: x + 2y = 19.
RechnungErklärung zum Schritt
II′: −2x − 4y = −38
1 II mit −2 multiplizieren
Beide Seiten und alle Summanden werden mit −2 multipliziert.
5 · Vergleiche die Systeme: A: y = 2x + 1 und y = 2x − 3. B: y = 2x + 1 und 2y = 4x + 2. Wie viele Lösungen haben sie?
Lösung und Rechenweg ansehen
System A: Gleichsetzen ergibt 2x + 1 = 2x − 3, also 1 = −3. Das ist ein Widerspruch. Es gibt keine Lösung; die Geraden sind parallel und verschieden.
System B: Teile die zweite Gleichung durch 2. Es entsteht ebenfalls y = 2x + 1. Beide Gleichungen beschreiben dieselbe Gerade, also gibt es unendlich viele Lösungen.
Zum Beispiel passen (0 | 1) und (1 | 3) zu B. Es passen nur Paare mit y = 2x + 1.
Weitere Materialien und LernbücherGemeinsam lernen: Tipps für Eltern und Lehrkräfte
Für Eltern: in zehn Minuten gemeinsam wiederholen
Lasst euch eine Aufgabe laut erklären. Fragt: „Warum darfst du diesen Schritt machen?“ Bei einem Fehler schaut ihr gemeinsam auf den Hinweis. Danach löst das Kind eine ähnliche Aufgabe selbst.
Zum Schluss benennt das Kind einen Schritt, den es jetzt sicherer beherrscht, und plant eine kurze Wiederholung.
Für Lehrkräfte: Vorschlag für eine Übungsstunde
Nach der Einführung des Themas: 5 Minuten Kurzcheck, 10 Minuten gezielte Wiederholung, 15 Minuten Üben auf passender Stufe, 10 Minuten Abschlusscheck und Besprechung, 5 Minuten Lernreflexion.
Die Stufen dienen zur Differenzierung. Die kurze Auswertung ist eine Orientierung; Begründungen und Rechenwege sollten zusätzlich auf Papier oder im Gespräch sichtbar werden.
Häufige Fragen
Muss ich alle drei Verfahren können?
Die Aufgabenstellung kann ein bestimmtes Verfahren verlangen. Ansonsten hilft es, die Verfahren zu kennen und das günstigste auszuwählen.
Darf ich nur eine Seite einer Gleichung multiplizieren?
Nein. Multipliziere beide Seiten und jeden Summanden mit demselben Faktor.
Warum brauche ich die Probe in beiden Gleichungen?
Nur so stellst du sicher, dass dein Zahlenpaar das gesamte System erfüllt und nicht nur eine Bedingung.
Setze den Ausdruck 2x + 1 aus I für y in II ein.