Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +5y = 19 .

Bestimme x so, dass (x|3) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 3 in die Gleichung ein und erhält:

-4x +53 = 19

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-4x +53 = 19
-4x +15 = 19 | -15
-4x = 4 |:(-4 )
x = -1

Die Lösung ist somit: (-1|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x - y = -8 .

Bestimme eine mögliche Lösung (x|y) dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-7)
denn 3⋅( - 5 ) -1( - 7 ) = -15 +7 = -8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-6|-10)
denn 3⋅( - 6 ) -1( - 10 ) = -18 +10 = -8

Oder : (-4|-4)
denn 3⋅( - 4 ) -1( - 4 ) = -12 +4 = -8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x = -15 (I) 2x -4y = -18 (II)

Lösung einblenden
3x = -15 (I) 2x -4y = -18 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

3x = -15 |:3
x = -5

Als neues LGS erhält man so:

x = -5 (I) 2x -4y = -18 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch -5 ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( -5 ) -4y = -18
-10 -4y = -18
-4y -10 = -18 | +10
-4y = -8 |:(-4 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -3y = 0 (I) 3x +y = -24 (II)

Lösung einblenden
3x -3y = 0 (I) 3x +y = -24 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung kein Koeffizient vor dem y ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach y umstellt:

3x + y = -24
y +3x = -24 | -3x
y = -24 -3x

Als neues LGS erhält man so:

3x -3y = 0 (I) +y = ( -24 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -24 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -3 · ( -24 -3x ) = 0
3x +9x +72 = 0
12x +72 = 0 | -72
12x = -72 |:12
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 2. Zeile ein:

y = -24 -3( -6 )

= -24 +18

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -y = 9 (I) 3x +2y = 18 (II)

Lösung einblenden
3x -y = 9 (I) 3x +2y = 18 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem y ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach y umstellt:

3x - y = 9
-y +3x = 9 | -3x
-y = 9 -3x |:(-1 )
y = -9 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -9 +3x ) (I) 3x +2y = 18 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -9 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 2 · ( -9 +3x ) = 18
3x +6x -18 = 18
9x -18 = 18 | +18
9x = 36 |:9
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

y = -9 +34

= -9 +12

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (4|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2( 1 +2y) = 0 (I)
4x +11 +3y = 0 (II)

Lösung einblenden

Zuerst formen wir die beiden Gleichungen so um, dass links nur noch die Variablen und rechts nur noch die Zahlenwerte stehen:

x -2( 1 +2y) = 0 (I)
4x +11 +3y = 0 (II)
x -2 -4y = 0 | + 2 (I)
4x +11 +3y = 0 | -11 (II)
x -4y = 2 (I) 4x +3y = -11 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem x ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach x umstellt:

x -4y = 2 | +4y
x = 2 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 2 +4y ) (I) 4x +3y = -11 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 2 +4x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 2 +4y ) +3y = -11
16y +8 +3y = -11
19y +8 = -11 | -8
19y = -19 |:19
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

x = 2 +4( -1 )

= 2 -4

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 und y = -2 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

-3x +1y = ?

1x -3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

-3x +1y = 15 -2 = 13

1x -3y = -5 +6 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +1y = 13

1x -3y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-12x +4y = -7 (I) 3x -y = 2 (II)

Lösung einblenden
-12x +4y = -7 (I) 3x -y = 2 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung kein Koeffizient vor dem y ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach y umstellt:

3x - y = 2
-y +3x = 2 | -3x
-y = 2 -3x |:(-1 )
y = -2 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-12x +4y = -7 (I) +y = ( -2 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -2 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-12x + 4 · ( -2 +3x ) = -7
-12x +12x -8 = -7
-8 = -7 | +8
0 = 1

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 372 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 208 Watt.
Wie viel Watt verbraucht eine LED-Lampe, wie viel eine Halogenlampe?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als Stromverbrauch einer LED und y als Stromverbrauch einer Halogenlampe und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

2x +9y = 372 (I) 8x +4y = 208 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +9y = 372
9y +2x = 372 | -2x
9y = 372 -2x |:9
y = 124 3 - 2 9 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 124 3 - 2 9 x ) (I) 8x +4y = 208 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 124 3 - 2 9 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 4 · ( 124 3 - 2 9 x ) = 208
8x - 8 9 x + 496 3 = 208
64 9 x + 496 3 = 208 |⋅ 9
9( 64 9 x + 496 3 ) = 1872
64x +1488 = 1872 | -1488
64x = 384 |:64
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 1. Zeile ein:

y = 124 3 - 2 9 6

= 124 3 - 4 3

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (6|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40