Station 1Eine Gleichung, viele Lösungen
Zwei Zahlen x und y ergeben zusammen 20: x + y = 20. Wie viele solche Zahlenpaare gibt es?
Die zweite Gleichung wählt aus
Eine Gleichung mit zwei Unbekannten wie x + y = 20 hat unendlich viele Lösungspaare: (10 | 10), (12 | 8), (12,5 | 7,5), (25 | −5) … Wächst x um 1, wird y um 1 kleiner. Auf den Zahlenachsen bilden diese Paare ein Büschel: Alle Linien gehen durch einen Punkt.Erst eine zweite Gleichung wählt aus. Zusammen bilden sie ein lineares Gleichungssystem:
Station 2Zwei Waagen zusammenschütten
Waage I trägt die Säcke x und y. An Waage II hängen der Sack x und ein Ballon, der genau mit der Kraft y nach oben zieht (also −y). Beide sind im Gleichgewicht. Was passiert, wenn du alles auf eine große Waage schüttest?
Das Additionsverfahren
Gleiches zu Gleichem: Addierst du die linken Seiten und die rechten Seiten zweier Gleichungen, bleibt das Gleichgewicht. Stehen vor y entgegengesetzte Zahlen (+y und −y), fällt y weg. Das schreibst du mit dem Kommandostrich I + II.Passen die Zahlen vor y nicht zusammen, vervielfachst du zuerst ganze Gleichungen:
Station 3Drei Wege, ein Ergebnis: das Lösungsnetz
Löse das System zuerst auf deinem eigenen Weg im Heft. Welchen Weg nimmst du?
Welcher Weg passt wann?
Alle drei Wege machen dasselbe: Sie machen aus zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten eine Gleichung mit einer Unbekannten.Gleichsetzen, wenn beide Gleichungen schon „y = …“ heißen. Einsetzen, wenn eine Gleichung nach einer Unbekannten aufgelöst ist oder sich leicht auflösen lässt. Addieren, wenn vor einer Unbekannten gleiche oder entgegengesetzte Zahlen stehen.
Profi-Tipp: Mach die Probe immer in der Gleichung, die du zum Ausrechnen von y nicht benutzt hast.
Station 44 = 0 oder 0 = 0? Der Lösungsmengen-Detektiv
Bei manchen Systemen verschwinden beim Rechnen x und y. Übrig bleibt eine Aussage wie 0 = 1 oder 0 = 0. Was bedeutet 0 = 1?
Was „Zahl = Zahl“ bedeutet
Prüf zuerst, ob du dich verrechnet hast. Wenn nicht:0 = 0 ist immer wahr. Die beiden Gleichungen sagen dasselbe (II ist das Doppelte von I). Es gibt unendlich viele Lösungen – aber nicht beliebige: genau alle Paare, die I erfüllen.
0 = 1 (oder 4 = 0) ist immer falsch. Die Gleichungen widersprechen sich: Links steht dasselbe, rechts etwas anderes. Es gibt keine Lösung.
Ändert sich auch die Zahl vor y, verschwindet y nicht mehr: Dann gibt es genau eine Lösung.
Station 5Drei Unbekannte: die Raffinerie
In einer Raffinerie laufen drei Prozesse. Bei normaler Leistung liefern sie im Monat:
| Prozess 1 | Prozess 2 | Prozess 3 | Bedarf | |
|---|---|---|---|---|
| Benzin | 100 t | 20 t | 50 t | 195 t |
| Gasöl | 120 t | 30 t | 100 t | 284 t |
| Schmieröl | 300 t | 80 t | 150 t | 605 t |
Mit den Faktoren x, y, z stellst du ein, wie stark jeder Prozess läuft (1 = normal, 1,1 = 10 % mehr). Reicht es, alle drei Prozesse gleich stark hochzufahren?
Eine Unbekannte nach der anderen loswerden
Drei Gleichungen für drei Unbekannte
Probieren mit drei Reglern ist mühsam: Jeder Regler verändert alle drei Balken. Gleich stark hochfahren klappt nicht, weil 195 : 170, 284 : 250 und 605 : 530 verschieden sind.Rechnen geht wie bei zwei Unbekannten: Mit dem Additionsverfahren machst du aus drei Gleichungen zwei (eine Unbekannte fällt weg), daraus eine. Hier: x = 1,2, y = 1, z = 1,1. Prozess 1 läuft also 20 % stärker, Prozess 2 normal, Prozess 3 10 % stärker.
Die „Neun Kapitel der Rechenkunst“: Rechnen mit roten und schwarzen Stäbchen belegt
Drei Wege für zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten
2x − 1 = x + 2 | − x + 1
x = 3, y = 5
3x + (x + 2) = 14
4x = 12, x = 3, y = 5
2x = 6, x = 3, y = 5
Vervielfachen, dann addieren
7x − 4y = 57 | · 3
Jede Seite ganz multiplizieren!
x = 7, dann y = −2
Sonderfälle und drei Unbekannte
Knorz – eine Denkfigur
Nur eine Figur und eine Frage. Kein Text, kein Formelname – was siehst du?
Hilfe 1 – Denk-Baustein
Was sagt die Figur? Was sagt dir die Figur, ohne dass es dasteht? Leg die beiden Streifen gedanklich hintereinander: Wie viele x und wie viele y hast du dann – und wie lang ist das zusammen?Hilfe 2 – Schlüsselschritt
Beide Streifen zusammen: 3x + 3y = 16 + 14 = 30. Also ist ein x und ein y zusammen 10. Vergleiche das mit dem oberen Streifen.Hilfe 3 – Lösung
Oben steht x + (x + y) = 16, also x + 10 = 16 und x = 6. Dann ist y = 4.Probe unten: 6 + 4 + 4 = 14 ✓
Hilfe 1 – Denk-Baustein
Was sagt die Figur? Nenn die kurze Seite eines kleinen Rechtecks y. Wie breit ist die obere Reihe, wie breit die untere? Und woraus setzt sich die ganze Höhe zusammen?Hilfe 2 – Schlüsselschritt
Oben und unten ist die Figur gleich breit: 2x = 3y. Die Höhe besteht aus einer kurzen und einer langen Seite: x + y = 20.Hilfe 3 – Lösung
Aus 2x = 3y folgt y = 2x : 3. Eingesetzt: x + 2x : 3 = 20, also 5x : 3 = 20 und x = 12. Dann ist y = 8.Probe: 2 · 12 = 24 = 3 · 8 ✓ und 12 + 8 = 20 ✓
Hilfe 1 – Denk-Baustein
Was sagt die Figur? Was sagt dir die Figur, ohne dass es dasteht? Beide Teile sind gleich hoch. Was entsteht, wenn du die beiden Umfänge zusammenzählst – welche Strecken hast du dann wie oft?Hilfe 2 – Schlüsselschritt
Beide Umfänge zusammen: Die beiden Breiten kommen je zweimal vor, also die ganze Breite 14 zweimal, und die Höhe x viermal: 2 · 14 + 4x = 22 + 26.Hilfe 3 – Lösung
28 + 4x = 48, also 4x = 20 und x = 5.Probe: links ist die Breite 6 (2 · 6 + 2 · 5 = 22 ✓), rechts 8 (2 · 8 + 2 · 5 = 26 ✓), und 6 + 8 = 14 ✓