Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +3y = 21 .

Bestimme x so, dass (x|6) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 6 in die Gleichung ein und erhält:

-x +36 = 21

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-x +36 = 21
-x +18 = 21 | -18
-x = 3 |:(-1 )
x = -3

Die Lösung ist somit: (-3|6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -3y = -33 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|3)
denn 4⋅( - 6 ) -33 = -24 -9 = -33

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-9|-1)
denn 4⋅( - 9 ) -3( - 1 ) = -36 +3 = -33

Oder : (-3|7)
denn 4⋅( - 3 ) -37 = -12 -21 = -33

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

-3x -2y = -3 (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:

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

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: (-3|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = -1 (I) -x -3y = -12 (II)

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

Als neues LGS erhält man so:

2x +y = -1 (I) x = ( 12 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 12 -3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 12 -3y ) + y = -1
-6y +24 + y = -1
-5y +24 = -1 | -24
-5y = -25 |:(-5 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 12 -35

= 12 -15

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +3y = -15 (I) -5x +4y = -20 (II)

Lösung einblenden
-5x +3y = -15 (I) -5x +4y = -20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +3y = -15
3y -5x = -15 | +5x
3y = -15 +5x |:3
y = -5 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 + 5 3 x ) (I) -5x +4y = -20 (II)

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

-5x + 4 · ( -5 + 5 3 x ) = -20
-5x + 20 3 x -20 = -20
5 3 x -20 = -20 |⋅ 3
3( 5 3 x -20 ) = -60
5x -60 = -60 | +60
5x = 0 |:5
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 + 5 3 0

= -5 +0

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 4 x + 1 3 y = 5 3 (I) 3x -3y = -15 (II)

Lösung einblenden
1 4 x + 1 3 y = 5 3 (I) 3x -3y = -15 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

1 4 x + 1 3 y = 5 3
1 3 y + 1 4 x = 5 3 |⋅ 12
12( 1 3 y + 1 4 x) = 20
4y +3x = 20 | -3x
4y = 20 -3x |:4
y = 5 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 5 - 3 4 x ) (I) 3x -3y = -15 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 5 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -3 · ( 5 - 3 4 x ) = -15
3x + 9 4 x -15 = -15
21 4 x -15 = -15 |⋅ 4
4( 21 4 x -15 ) = -60
21x -60 = -60 | +60
21x = 0 |:21
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 - 3 4 0

= 5 +0

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (0|5)

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 -1y = ?

-5x -4y = ?

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

-3x -1y = -6 +1 = -5

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

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x -1y = -5

-5x -4y = -6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x -3y = -1 (I) 12x +12y = 4 (II)

Lösung einblenden
-3x -3y = -1 (I) 12x +12y = 4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x -3y = -1
-3y -3x = -1 | +3x
-3y = -1 +3x |:(-3 )
y = 1 3 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 3 - x ) (I) 12x +12y = 4 (II)

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

12x + 12 · ( 1 3 - x ) = 4
12x -12x +4 = 4
4 = 4 | -4
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:

Carola war 6 Stunden wandern. Danach hat sie 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 760 kcal Energie verbraucht hätte.
Am Tag zuvor war sie 6 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 725 kcal berechnete.
Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

6x -4y = 760 (I) 6x -5y = 725 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x -4y = 760
-4y +6x = 760 | -6x
-4y = 760 -6x |:(-4 )
y = -190 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -190 + 3 2 x ) (I) 6x -5y = 725 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -190 + 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x -5 · ( -190 + 3 2 x ) = 725
6x - 15 2 x +950 = 725
- 3 2 x +950 = 725 |⋅ 2
2( - 3 2 x +950 ) = 1450
-3x +1900 = 1450 | -1900
-3x = -450 |:(-3 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -190 + 3 2 150

= -190 +225

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (150|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 35