zu tm.jpg 6, S. 23 - 42, S. 106 - 107Technolgie-Tipps zu Gleichungssystemen

Lineare Gleichungssysteme mit 3 Unbekannten

Lineare Gleichungssysteme mit zwei Variablen kannst du grafisch mit GeoGebra lösen. Für lineare Gleichungssysteme mit 3 und mehr Unbekannten verwendest du ein Computer-Algebra-System, z.B. GeoGebra CAS.

„Per Hand“ löst du lineare Gleichungssysteme mit 3 Unbekannten am besten mit dem Eliminationsverfahren oder mit Hilfe der Matrizenrechnung.

1 lineares Gleichungssystem mit 3 Unbekannten beschreibt eine Ebene

2 lineare Gleichungssysteme mit 3 Unbekannten beschreiben die Schnittgerade g von zwei Ebenen

3 lineare Gleichungssysteme mit 3 Unbekannten beschreiben den Schnittpunkt S von drei Ebenen

(vgl. tm.jpg: Was sind linear unabhängige Gleichungen?)

Lineare Gleichungssysteme mit ganzzahligen, eindeutigen Lösungen

Zum Üben und Experimentieren findest du hier lineare Gleichungssysteme mit ganzzahligen Lösungen. Du kannst die Aufgaben „per Hand“ oder mit einem Computer-Algebra-System lösen…

Technlologie:

GeoGebra CAS: Löse(<Liste von linearen Gleichungen>,<Liste der Unbekannten>)

Beispiel: Löse das lineare Gleichungssystem x + 2y + 3z = 4, x - y + z = -1, x + 2y - 3z = 2!

Lösung:

Beispiel: Schnittpunkt von drei Ebenen

tm.jpg 6 S. 106 - 107

Die Ebenen e1, e2 und e3 sind jeweils in Normalvektorform gegeben - jede Ebene wird durch eine lineare Gleichung mit den drei Unbekannten x, y und z festgelegt. Berechne die Koordinaten des gemeinsamen Schnittpunktes!

  1. e1: x + 2y - 3z = 1, e2: x - y - z = 7, e3: x + y - 2z = 0, Lösung: x = -10, y = -8, z = -9
  2. e1: x - 2y + 3z = 1, e2: x - y + z = 7, e3: x + y - 2z = 0, Lösung: x = -6, y = -32, z = -19
  3. e1: x - 2y + 3z = 1, e2: x - y + z = 7, e3: x + y + z = 3, Lösung: x = 9, y = -2, z = -41
  4. e1: 5x - y + 2z = 0, e2: x - 2y + z = 0, e3: 3x + 2y - z = -4, Lösung: x = -1, y = 1, z = 3
  5. e1: 3x - y + z = 0, e2: x - 2y + z = 0, e3: 3x + 2y - z = -4, Lösung: x = -1, y = 2, z = 5
  6. e1: 3x - y + z = 0, e2: 2x - 2y + 3z = 1, e3: 3x + 2y - 2z = 0, Lösung: x = 0, y = 1, z = 1
  7. e1: 2x + y + 3z = 0, e2: x - 3y + 4z = 3, e3: x - 2y - z = -15, Lösung: x = -7, y = 2, z = 4
  8. e1: 3x - y + 3z = 2, e2: 3x - y + z = 1, e3: x + 2y - 3z = 3, Lösung: x = 1, y = 1, z = 0
  9. e1: 2x - y + z = 1, e2: x - 2y + z = 3, e3: x + y - z = -1, Lösung: x = 0, y = -2, z = -1
  10. e1: 2x + 2y - z = 2, e2: 2x + y + 3z = 0, e3: 5x + 4y - 3z = 3, Lösung: x 0 -1, y = 2, z = 0

Beispiel: Durchstoßpunkt einer Geraden mit einer Ebene

tm.jpg 6 S. 102 - 103

Die Ebene e ist in Normalvektorform gegeben, die Gerade g wird durch eine Parameterdarstellung festgelegt. Das lineare Gleichungssystem mit den 4 Unbekannten t, x, y und z kannst du durch Substitution oder Elimination lösen - berechne die Koordinaten des Durchstoßpunktes!

  1. g: X(t) = (3|2|1) + t (1|-5|2), e: x + y + z = 0, Lösung: t = 3, x = 6, y = -13, z = 7
  2. g: X(t) = (1|2|0) + t (-1|3|2), e: x + y + z = -1, Lösung: t = -1, x = 2, y = -1, z = -2
  3. g: X(t) = (3|1|4) + t (-1|3|2), e: x + y + 2z = 0, Lösung: t = -2, x = 5, y = -5, z = 0
  4. g: X(t) = (3|2|1) + t (1|-5|2), e: x + y + z = 4, Lösung: t = 1, x = 4, y = -3, z = 3
  5. g: X(t) = (-5|3|7) + t (1|-3|0), e: 2x - 3y + 7z = -14, Lösung: t = -4, x = -9, y = 15, z = 7

Lineare Gleichungssysteme mit 1-parametrigen Lösungen

tm.jpg 6 S. 104 - 105

Zwei Ebenen e1 und e2 sind in Normalvektorform gegeben. Berechne die Gleichung ihrer Schnittgeraden g (in Parameterform)!

  1. e1: 2x - 3y + z = -6, e2: x + y - 2z = 2, Lösung: g: X(t) = (0|2|0) + t (1|1|1)
  2. e1: 2x - y + z = 0, e2: x + y - z = 0, Lösung: g: X(t) = (0|0|0) + t (0|1|1)
  3. e1: 2x - 3y + z = -1, e2: x + y - 2z = 2, Lösung: g: X(t) = (1|1|0) + t (1|1|1)
  4. e1: 2x + y + 5z = -6, e2: x + y - 2z = 2, Lösung: g: X(t) = (-8|10|0) + t (-7|9|1)
  5. e1: 2x + y + 5z = -6, e2: x - y - 2z = 0, Lösung: g: X(t) = (-2|-2|0) + t (-1|-3|1)

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