Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

-3x +5( -1 ) = -5

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-3x +5( -1 ) = -5
-3x -5 = -5 | +5
-3x = 0 |:(-3 )
x = 0

Die Lösung ist somit: (0|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|-1)
denn 5⋅0 -5( - 1 ) = 0 +5 = 5

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-5|-6)
denn 5⋅( - 5 ) -5( - 6 ) = -25 +30 = 5

Oder : (5|4)
denn 5⋅5 -54 = 25 -20 = 5

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +2y = 16 (I) +3y = 18 (II)

Lösung einblenden
4x +2y = 16 (I) +3y = 18 (II)

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

3y = 18 |:3
y = 6

Als neues LGS erhält man so:

4x +2y = 16 (I) +y = 6 (II)

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

4x + 2 · 6 = 16
4x +12 = 16 | -12
4x = 4 |:4
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +3y = 17 (I) 3x +y = -9 (II)

Lösung einblenden
-2x +3y = 17 (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 +3y = 17 (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 + 3 · ( -9 -3x ) = 17
-2x -9x -27 = 17
-11x -27 = 17 | +27
-11x = 44 |:(-11 )
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:

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

Lösung einblenden
-x +3y = 10 (I) -2x -3y = 2 (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 +3y = 10 | -3y
-x = 10 -3y |:(-1 )
x = -10 +3y

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -10 +3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( -10 +3y ) -3y = 2
-6y +20 -3y = 2
-9y +20 = 2 | -20
-9y = -18 |:(-9 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -10 +32

= -10 +6

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( 5 + y) = -4x (I)
2( 3x - y) +1 = 4x -19 (II)

Lösung einblenden

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

2( 5 + y) = -4x (I)
2( 3x - y) +1 = 4x -19 (II)
10 +2y = -4x | -10 +4x (I)
6x +1 -2y = 4x -19 | -1 -4x (II)
4x +2y = -10 (I) 2x -2y = -20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +2y = -10
2y +4x = -10 | -4x
2y = -10 -4x |:2
y = -5 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 -2x ) (I) 2x -2y = -20 (II)

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

2x -2 · ( -5 -2x ) = -20
2x +4x +10 = -20
6x +10 = -20 | -10
6x = -30 |:6
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 -2( -5 )

= -5 +10

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 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.:

1x +1y = ?

4x +7y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 4 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

1x +1y = 4 -1 = 3

4x +7y = 16 -7 = 9

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +1y = 3

4x +7y = 9

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +2y = 2 (I) 16x -8y = -7 (II)

Lösung einblenden
-4x +2y = 2 (I) 16x -8y = -7 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 +2x ) (I) 16x -8y = -7 (II)

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

16x -8 · ( 1 +2x ) = -7
16x -16x -8 = -7
-8 = -7 | +8
0 = 1

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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 230 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 106 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 +6y = 230 (I) 9x +2y = 106 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +6y = 230
6y +5x = 230 | -5x
6y = 230 -5x |:6
y = 115 3 - 5 6 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 115 3 - 5 6 x ) (I) 9x +2y = 106 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 115 3 - 5 6 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 2 · ( 115 3 - 5 6 x ) = 106
9x - 5 3 x + 230 3 = 106
22 3 x + 230 3 = 106 |⋅ 3
3( 22 3 x + 230 3 ) = 318
22x +230 = 318 | -230
22x = 88 |:22
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 115 3 - 5 6 4

= 115 3 - 10 3

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (4|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35