Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +4y = -41 .

Bestimme y so, dass (5|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 5 in die Gleichung ein und erhält:

-55 +4y = -41

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-55 +4y = -41
-25 +4y = -41
4y -25 = -41 | +25
4y = -16 |:4
y = -4

Die Lösung ist somit: (5|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +4y = 32 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|5)
denn 4⋅3 +45 = 12 +20 = 32

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (7|1)
denn 4⋅7 +41 = 28 +4 = 32

Oder : (-1|9)
denn 4⋅( - 1 ) +49 = -4 +36 = 32

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +2y = 6 (I) +y = 6 (II)

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung ja schon das y gegeben ist.

y = 6


Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch 6 ersetzen und dann nach x auflösen:

-x + 2 · 6 = 6
-x +12 = 6 | -12
-x = -6 |:(-1 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = 0 (I) x +2y = -9 (II)

Lösung einblenden
2x +y = 0 (I) x +2y = -9 (II)

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

x +2y = -9 | -2y
x = -9 -2y

Als neues LGS erhält man so:

2x +y = 0 (I) x = ( -9 -2y ) (II)

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

2 · ( -9 -2y ) + y = 0
-4y -18 + y = 0
-3y -18 = 0 | +18
-3y = 18 |:(-3 )
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -9 -2( -6 )

= -9 +12

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +5y = 10 (I) x -3y = -10 (II)

Lösung einblenden
-3x +5y = 10 (I) x -3y = -10 (II)

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

x -3y = -10 | +3y
x = -10 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +5y = 10 (I) x = ( -10 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -10 +3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -10 +3y ) +5y = 10
-9y +30 +5y = 10
-4y +30 = 10 | -30
-4y = -20 |:(-4 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -10 +35

= -10 +15

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( x -1 ) = -5 + y (I)
4x = -9 + y (II)

Lösung einblenden

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

2( x -1 ) = -5 + y (I)
4x = -9 + y (II)
2x -2 = -5 + y | + 2 - y (I)
4x = -9 + y | -y (II)
2x -y = -3 (I) 4x -y = -9 (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:

4x - y = -9
-y +4x = -9 | -4x
-y = -9 -4x |:(-1 )
y = 9 +4x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 9 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -1 · ( 9 +4x ) = -3
2x -4x -9 = -3
-2x -9 = -3 | +9
-2x = 6 |:(-2 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 +4( -3 )

= 9 -12

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

1x +5y = ?

2x +12y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

1x +5y = 3 -10 = -7

2x +12y = 6 -24 = -18

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +5y = -7

2x +12y = -18

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x +4y = 3 (I) -6x -8y = -6 (II)

Lösung einblenden
3x +4y = 3 (I) -6x -8y = -6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +4y = 3
4y +3x = 3 | -3x
4y = 3 -3x |:4
y = 3 4 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 3 4 - 3 4 x ) (I) -6x -8y = -6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 3 4 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-6x -8 · ( 3 4 - 3 4 x ) = -6
-6x +6x -6 = -6
-6 = -6 | +6
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von x gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 2 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 100 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 2 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 222 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:

5x +2y = 100 (I) 2x +6y = 222 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +2y = 100
2y +5x = 100 | -5x
2y = 100 -5x |:2
y = 50 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 50 - 5 2 x ) (I) 2x +6y = 222 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 50 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 6 · ( 50 - 5 2 x ) = 222
2x -15x +300 = 222
-13x +300 = 222 | -300
-13x = -78 |:(-13 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 50 - 5 2 6

= 50 -15

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (6|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35