Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x -5y = 35 .

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 ) = 35

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-x -5( -7 ) = 35
-x +35 = 35 | -35
-x = 0 |:(-1 )
x = 0

Die Lösung ist somit: (0|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x -5y = 0.

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|0)
denn 1⋅0 -50 = 0 +0 = 0

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-5|-1)
denn 1⋅( - 5 ) -5( - 1 ) = -5 +5 = 0

Oder : (5|1)
denn 1⋅5 -51 = 5 -5 = 0

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+3y = 12 (I) x -2y = -11 (II)

Lösung einblenden
+3y = 12 (I) x -2y = -11 (II)

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

3y = 12 |:3
y = 4

Als neues LGS erhält man so:

+y = 4 (I) x -2y = -11 (II)

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

x -2 · 4 = -11
x -8 = -11 | +8
x = -3

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: (-3|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -2y = 18 (I) -3x +y = 11 (II)

Lösung einblenden
-4x -2y = 18 (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

Als neues LGS erhält man so:

-4x -2y = 18 (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:

-4x -2 · ( 11 +3x ) = 18
-4x -6x -22 = 18
-10x -22 = 18 | +22
-10x = 40 |:(-10 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 +3( -4 )

= 11 -12

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 + x ) (I) -2x -2y = -6 (II)

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 +1

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (1|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x - 1 2 y = -5 (I) 1 4 x + 1 5 y = - 3 5 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem x ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach x umstellt:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

1 4 · ( -5 + 1 2 y ) + 1 5 y = - 3 5
1 8 y - 5 4 + 1 5 y = - 3 5
13 40 y - 5 4 = - 3 5 |⋅ 40
40( 13 40 y - 5 4 ) = -24
13y -50 = -24 | +50
13y = 26 |:13
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -5 + 1 2 2

= -5 +1

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|2)

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.:

-5x +4y = ?

-8x +9y = ?

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

-5x +4y = 10 -4 = 6

-8x +9y = 16 -9 = 7

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x +4y = 6

-8x +9y = 7

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-16x +8y = -11 (I) 4x -2y = 3 (II)

Lösung einblenden
-16x +8y = -11 (I) 4x -2y = 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-16x +8y = -11
8y -16x = -11 | +16x
8y = -11 +16x |:8
y = - 11 8 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 11 8 +2x ) (I) 4x -2y = 3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 11 8 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -2 · ( - 11 8 +2x ) = 3
4x -4x + 11 4 = 3
11 4 = 3 | - 11 4
0 = 1 4

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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 273 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 68 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:

3x +9y = 273 (I) 8x +2y = 68 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +9y = 273
9y +3x = 273 | -3x
9y = 273 -3x |:9
y = 91 3 - 1 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 91 3 - 1 3 x ) (I) 8x +2y = 68 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 91 3 - 1 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 2 · ( 91 3 - 1 3 x ) = 68
8x - 2 3 x + 182 3 = 68
22 3 x + 182 3 = 68 |⋅ 3
3( 22 3 x + 182 3 ) = 204
22x +182 = 204 | -182
22x = 22 |:22
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 91 3 - 1 3 1

= 91 3 - 1 3

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (1|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30