Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x -3y = 15 .

Bestimme y so, dass (6|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 6 in die Gleichung ein und erhält:

56 -3y = 15

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

56 -3y = 15
30 -3y = 15
-3y +30 = 15 | -30
-3y = -15 |:(-3 )
y = 5

Die Lösung ist somit: (6|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -2y = -22 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (7|-3)
denn -4⋅7 -2( - 3 ) = -28 +6 = -22

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|1)
denn -4⋅5 -21 = -20 -2 = -22

Oder : (9|-7)
denn -4⋅9 -2( - 7 ) = -36 +14 = -22

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
3x -3y = -9 (I) -4x = -4 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

-4x = -4 |:(-4 )
x = 1

Als neues LGS erhält man so:

3x -3y = -9 (I) x = 1 (II)

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

3 · 1 -3y = -9
3 -3y = -9
-3y +3 = -9 | -3
-3y = -12 |:(-3 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -3y = -1 (I) 2x +y = -5 (II)

Lösung einblenden
-2x -3y = -1 (I) 2x +y = -5 (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:

2x + y = -5
y +2x = -5 | -2x
y = -5 -2x

Als neues LGS erhält man so:

-2x -3y = -1 (I) +y = ( -5 -2x ) (II)

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

-2x -3 · ( -5 -2x ) = -1
-2x +6x +15 = -1
4x +15 = -1 | -15
4x = -16 |:4
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 -2( -4 )

= -5 +8

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +5y = 38 (I) 4x -y = -14 (II)

Lösung einblenden
-4x +5y = 38 (I) 4x -y = -14 (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 = -14
-y +4x = -14 | -4x
-y = -14 -4x |:(-1 )
y = 14 +4x

Als neues LGS erhält man so:

-4x +5y = 38 (I) +y = ( 14 +4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 14 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x + 5 · ( 14 +4x ) = 38
-4x +20x +70 = 38
16x +70 = 38 | -70
16x = -32 |:16
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 14 +4( -2 )

= 14 -8

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 2 x -y = - 3 2 (I) 3 2 x - 3 5 y = - 33 10 (II)

Lösung einblenden
- 3 2 x -y = - 3 2 (I) 3 2 x - 3 5 y = - 33 10 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 3 2 - 3 2 x ) (I) 3 2 x - 3 5 y = - 33 10 (II)

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

3 2 x - 3 5 · ( 3 2 - 3 2 x ) = - 33 10
3 2 x + 9 10 x - 9 10 = - 33 10
12 5 x - 9 10 = - 33 10 |⋅ 10
10( 12 5 x - 9 10 ) = -33
24x -9 = -33 | +9
24x = -24 |:24
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 3 2 - 3 2 ( -1 )

= 3 2 + 3 2

= 1,5 +1,5

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 und y = 4 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 = ?

-3x -13y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

1x +5y = 3 +20 = 23

-3x -13y = -9 -52 = -61

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +5y = 23

-3x -13y = -61

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +3y = -2 (I) 8x -6y = 4 (II)

Lösung einblenden
-4x +3y = -2 (I) 8x -6y = 4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +3y = -2
3y -4x = -2 | +4x
3y = -2 +4x |:3
y = - 2 3 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 2 3 + 4 3 x ) (I) 8x -6y = 4 (II)

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

8x -6 · ( - 2 3 + 4 3 x ) = 4
8x -8x +4 = 4
4 = 4 | -4
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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 144 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 87 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:

8x +8y = 144 (I) 4x +5y = 87 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +8y = 144
8y +8x = 144 | -8x
8y = 144 -8x |:8
y = 18 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 18 - x ) (I) 4x +5y = 87 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 18 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 5 · ( 18 - x ) = 87
4x -5x +90 = 87
-x +90 = 87 | -90
-x = -3 |:(-1 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 18 - 3

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (3|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15