Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (-1|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -1 in die Gleichung ein und erhält:

5( -1 ) +5y = 5

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

5( -1 ) +5y = 5
-5 +5y = 5
5y -5 = 5 | +5
5y = 10 |:5
y = 2

Die Lösung ist somit: (-1|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +4y = 13 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (7|5)
denn -1⋅7 +45 = -7 +20 = 13

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (11|6)
denn -1⋅11 +46 = -11 +24 = 13

Oder : (3|4)
denn -1⋅3 +44 = -3 +16 = 13

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -16 (I) -4x +y = 12 (II)

Lösung einblenden
-4y = -16 (I) -4x +y = 12 (II)

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

-4y = -16 |:(-4 )
y = 4

Als neues LGS erhält man so:

+y = 4 (I) -4x +y = 12 (II)

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

-4x + 1 · 4 = 12
-4x +4 = 12 | -4
-4x = 8 |:(-4 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +y = 17 (I) -2x -2y = 14 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = 17 (I) -2x -2y = 14 (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 = 17
y -3x = 17 | +3x
y = 17 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 17 +3x ) (I) -2x -2y = 14 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 17 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -2 · ( 17 +3x ) = 14
-2x -6x -34 = 14
-8x -34 = 14 | +34
-8x = 48 |:(-8 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 17 +3( -6 )

= 17 -18

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -2y = -12 (I) -3x -y = -6 (II)

Lösung einblenden
3x -2y = -12 (I) -3x -y = -6 (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 = -6
-y -3x = -6 | +3x
-y = -6 +3x |:(-1 )
y = 6 -3x

Als neues LGS erhält man so:

3x -2y = -12 (I) +y = ( 6 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 6 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -2 · ( 6 -3x ) = -12
3x +6x -12 = -12
9x -12 = -12 | +12
9x = 0 |:9
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 -30

= 6 +0

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (0|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5( x -4 )+5y = 0 (I)
-x +4( 1 + y) = 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:

5( x -4 )+5y = 0 (I)
-x +4( 1 + y) = 0 (II)
5x -20 +5y = 0 | + 20 (I)
-x +4 +4y = 0 | -4 (II)
5x +5y = 20 (I) -x +4y = -4 (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 +4y = -4 | -4y
-x = -4 -4y |:(-1 )
x = 4 +4y

Als neues LGS erhält man so:

5x +5y = 20 (I) x = ( 4 +4y ) (II)

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

5 · ( 4 +4y ) +5y = 20
20y +20 +5y = 20
25y +20 = 20 | -20
25y = 0 |:25
y = 0

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 4 +40

= 4 +0

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

5x +1y = ?

2x +2y = ?

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

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

2x +2y = -4 +10 = 6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +1y = -5

2x +2y = 6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

12x -4y = -6 (I) -3x +y = 2 (II)

Lösung einblenden
12x -4y = -6 (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

Als neues LGS erhält man so:

12x -4y = -6 (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 ) = -6
12x -12x -8 = -6
-8 = -6 | +8
0 = 2

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 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 121 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 92 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:

4x +7y = 121 (I) 8x +4y = 92 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +7y = 121
7y +4x = 121 | -4x
7y = 121 -4x |:7
y = 121 7 - 4 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 121 7 - 4 7 x ) (I) 8x +4y = 92 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 121 7 - 4 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 4 · ( 121 7 - 4 7 x ) = 92
8x - 16 7 x + 484 7 = 92
40 7 x + 484 7 = 92 |⋅ 7
7( 40 7 x + 484 7 ) = 644
40x +484 = 644 | -484
40x = 160 |:40
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 121 7 - 4 7 4

= 121 7 - 16 7

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (4|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15