Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +3y = -10 .

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

Lösung einblenden

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

-2( -1 ) +3y = -10

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2( -1 ) +3y = -10
2 +3y = -10
3y +2 = -10 | -2
3y = -12 |:3
y = -4

Die Lösung ist somit: (-1|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +3y = 39 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|5)
denn 4⋅6 +35 = 24 +15 = 39

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (9|1)
denn 4⋅9 +31 = 36 +3 = 39

Oder : (3|9)
denn 4⋅3 +39 = 12 +27 = 39

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -2y = 14 (I) -4x = -16 (II)

Lösung einblenden
3x -2y = 14 (I) -4x = -16 (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 = -16 |:(-4 )
x = 4

Als neues LGS erhält man so:

3x -2y = 14 (I) x = 4 (II)

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

3 · 4 -2y = 14
12 -2y = 14
-2y +12 = 14 | -12
-2y = 2 |:(-2 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-2x +4y = -4 (I) -3x +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:

-3x + y = 9
y -3x = 9 | +3x
y = 9 +3x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 4 · ( 9 +3x ) = -4
-2x +12x +36 = -4
10x +36 = -4 | -36
10x = -40 |:10
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 +3( -4 )

= 9 -12

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -3y = -3 (I) x -5y = 7 (II)

Lösung einblenden
3x -3y = -3 (I) x -5y = 7 (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 -5y = 7 | +5y
x = 7 +5y

Als neues LGS erhält man so:

3x -3y = -3 (I) x = ( 7 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 7 +5x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 7 +5y ) -3y = -3
15y +21 -3y = -3
12y +21 = -3 | -21
12y = -24 |:12
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 7 +5( -2 )

= 7 -10

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-23 = -5( x +1 )+3y (I)
-5y = 4( x - y) -11 (II)

Lösung einblenden

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

-23 = -5( x +1 )+3y (I)
-5y = 4( x - y) -11 (II)
-23 = -5x -5 +3y | + 23 +5x -3y (I)
-5y = 4x -11 -4y | -4x +4y (II)
5x -3y = 18 (I) -4x -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:

-4x - y = -11
-y -4x = -11 | +4x
-y = -11 +4x |:(-1 )
y = 11 -4x

Als neues LGS erhält man so:

5x -3y = 18 (I) +y = ( 11 -4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 11 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x -3 · ( 11 -4x ) = 18
5x +12x -33 = 18
17x -33 = 18 | +33
17x = 51 |:17
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 -43

= 11 -12

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 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.:

-3x -1y = ?

-5x +1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 5 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

-3x -1y = -15 -4 = -19

-5x +1y = -25 +4 = -21

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x -1y = -19

-5x +1y = -21

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

16x -8y = -4 (I) -4x +2y = 1 (II)

Lösung einblenden
16x -8y = -4 (I) -4x +2y = 1 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

16x -8y = -4
-8y +16x = -4 | -16x
-8y = -4 -16x |:(-8 )
y = 1 2 +2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x + 2 · ( 1 2 +2x ) = 1
-4x +4x +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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 70 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 96 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 +4y = 70 (I) 3x +6y = 96 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +4y = 70
4y +5x = 70 | -5x
4y = 70 -5x |:4
y = 35 2 - 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 35 2 - 5 4 x ) (I) 3x +6y = 96 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 35 2 - 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 6 · ( 35 2 - 5 4 x ) = 96
3x - 15 2 x +105 = 96
- 9 2 x +105 = 96 |⋅ 2
2( - 9 2 x +105 ) = 192
-9x +210 = 192 | -210
-9x = -18 |:(-9 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 35 2 - 5 4 2

= 35 2 - 5 2

= 17,5 -2,5

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (2|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15