Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +5y = -31 .

Bestimme x so, dass (x|-7) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -7 in die Gleichung ein und erhält:

x +5( -7 ) = -31

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +5( -7 ) = -31
x -35 = -31 | +35
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +4y = -23 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|-5)
denn 3⋅( - 1 ) +4( - 5 ) = -3 -20 = -23

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|-8)
denn 3⋅3 +4( - 8 ) = 9 -32 = -23

Oder : (-5|-2)
denn 3⋅( - 5 ) +4( - 2 ) = -15 -8 = -23

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 3 · 5 = 5
-2x +15 = 5 | -15
-2x = -10 |:(-2 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = 21 (I) 3x -y = 11 (II)

Lösung einblenden
x +4y = 21 (I) 3x -y = 11 (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 = 11
-y +3x = 11 | -3x
-y = 11 -3x |:(-1 )
y = -11 +3x

Als neues LGS erhält man so:

x +4y = 21 (I) +y = ( -11 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -11 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x + 4 · ( -11 +3x ) = 21
x +12x -44 = 21
13x -44 = 21 | +44
13x = 65 |:13
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -11 +35

= -11 +15

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -4y = -24 (I) 3x +y = 6 (II)

Lösung einblenden
-4x -4y = -24 (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

Als neues LGS erhält man so:

-4x -4y = -24 (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:

-4x -4 · ( 6 -3x ) = -24
-4x +12x -24 = -24
8x -24 = -24 | +24
8x = 0 |:8
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 -4y = 3x -26 (I)
2( -x +15 ) = 5y (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 -4y = 3x -26 (I)
2( -x +15 ) = 5y (II)
5 -4y = 3x -26 | -5 -3x (I)
-2x +30 = 5y | -30 -5y (II)
-3x -4y = -31 (I) -2x -5y = -30 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x -4y = -31
-4y -3x = -31 | +3x
-4y = -31 +3x |:(-4 )
y = 31 4 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 31 4 - 3 4 x ) (I) -2x -5y = -30 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 31 4 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -5 · ( 31 4 - 3 4 x ) = -30
-2x + 15 4 x - 155 4 = -30
7 4 x - 155 4 = -30 |⋅ 4
4( 7 4 x - 155 4 ) = -120
7x -155 = -120 | +155
7x = 35 |:7
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 31 4 - 3 4 5

= 31 4 - 15 4

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = -1 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 +2y = ?

-5x +1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

-3x +2y = -6 -2 = -8

-5x +1y = -10 -1 = -11

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +2y = -8

-5x +1y = -11

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
-4x +4y = -2 (I) 2x -2y = 1 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +4y = -2
4y -4x = -2 | +4x
4y = -2 +4x |:4
y = - 1 2 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x -2 · ( - 1 2 + x ) = 1
2x -2x +1 = 1
1 = 1 | -1
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 6 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 286 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 246 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:

6x +7y = 286 (I) 6x +6y = 246 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +7y = 286
7y +6x = 286 | -6x
7y = 286 -6x |:7
y = 286 7 - 6 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 286 7 - 6 7 x ) (I) 6x +6y = 246 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 286 7 - 6 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 6 · ( 286 7 - 6 7 x ) = 246
6x - 36 7 x + 1716 7 = 246
6 7 x + 1716 7 = 246 |⋅ 7
7( 6 7 x + 1716 7 ) = 1722
6x +1716 = 1722 | -1716
6x = 6 |:6
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 286 7 - 6 7 1

= 286 7 - 6 7

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (1|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40