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Erarbeitung - Lösung des Rätsels

Zur Orientierung

Ziel ist es, das Rätsel von Lewis Caroll zu lösen. Ausgangspunkt sind die Informationen im Rätseltext.

Informationen im Text

  • Sack 1 und 2 wiegen zusammen 12 Pfund.
  • Sack 2 und 3 wiegen zusammen 13.5 Pfund.
  • Sack 3 und 4 wiegen zusammen 11.5 Pfund.
  • Sack 4 und 5 wiegen zusammen 8 Pfund.
  • Sack 1, 3 und 5 wiegen zusammen 16 Pfund.

Das Rätsel mit einem LGS lösen

Eine gängige Strategie in der Mathematik besteht darin, unbekannte Größen mit Hilfe von Variablen zu beschreiben. Im vorliegenden Kontext bietet sich folgender Ansatz an:

  • x1: Gewicht von Sack 1 in Pfund.
  • x2: Gewicht von Sack 1 in Pfund.
  • x3: Gewicht von Sack 1 in Pfund.
  • x4: Gewicht von Sack 1 in Pfund.
  • x5: Gewicht von Sack 1 in Pfund.

Aufgabe 1

Beschreibe die Informationen in der Geschichte mit Hilfe von Gleichungen.

Zur Kontrolle
[1]x1+x2=12[2]x2+x3=13.5[3]x3+x4=11.5[4]x4+x5=8[5]x1+x3+x5=11

Aufgabe 2

Wenn es gelingt, die Lösung des Gleichungssystems zu bestimmen, dann sind damit auch die Gewichte der Säcke bekannt und das Problem ist gelöst. Die Schwierigkeit besteht hier darin, dass in dem Gleichungssystem 5 Gleichungen mit 5 Unbekannten vorkommen. Das sieht erst mal sehr kompliziert aus. Vielleicht gelingt es dir trotzdem, die Lösung zu bestimmen und so das Problem zu knacken.

Entwickle eine Strategie, mit der man durch Kombination von Gleichungen die Anzahl der Variablen reduzieren kann.

Strategie 1 - Hinweise

Man kann versuchen, die Variablen x1, x2, x4 und x5 durch x3 zu ersetzen. Dazu löst man Gleichungen passend nach Variablen auf und setzt sie ggf. ineinander ein.

Noch ein Hinweis
Löse Gleichung [1] nach x1 und Gleichung [2] nach x2 auf. Setze das Ergebnis für x2 in den Ausdruck für x1 ein. Man erhält dann x1=...+x3. Bestimme analog eine Darstellung x5=...+x3. Setze die Ergebnisse in Gleichung [5] ein und löse sie nach x3 auf. Zur Kontrolle: x3=7.
Strategie 2 - Hinweise

Wenn man alle 5 Gleichungen addiert, erhält man 2x1+2x2+3x3+2x4+2x5=61. Wenn man jetzt geeignet wieder Gleichungen subtrahiert, bleibt eine Gleichung übrig, in der nur die Variable x3 vorkommt.

Noch ein Hinweis
Subtrahiere 2-mal Gleichung [1] und 2-mal Gleichung 4. Löse dann die entstehende Gleichung nach x3 auf. Zur Kontrolle: x3=7.

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