Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +2y = 14 .

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

Lösung einblenden

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

47 +2y = 14

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

47 +2y = 14
28 +2y = 14
2y +28 = 14 | -28
2y = -14 |:2
y = -7

Die Lösung ist somit: (7|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|0)
denn 1⋅2 +40 = 2 +0 = 2

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|-1)
denn 1⋅6 +4( - 1 ) = 6 -4 = 2

Oder : (-2|1)
denn 1⋅( - 2 ) +41 = -2 +4 = 2

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung ja schon das y gegeben ist.

y = -3


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

2x -1 · ( -3 ) = 9
2x +3 = 9 | -3
2x = 6 |:2
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +y = -8 (I) x +2y = 5 (II)

Lösung einblenden
4x +y = -8 (I) x +2y = 5 (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 +2y = 5 | -2y
x = 5 -2y

Als neues LGS erhält man so:

4x +y = -8 (I) x = ( 5 -2y ) (II)

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

4 · ( 5 -2y ) + y = -8
-8y +20 + y = -8
-7y +20 = -8 | -20
-7y = -28 |:(-7 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 5 -24

= 5 -8

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -4y = 32 (I) 3x -4y = 29 (II)

Lösung einblenden
4x -4y = 32 (I) 3x -4y = 29 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x -4y = 32
-4y +4x = 32 | -4x
-4y = 32 -4x |:(-4 )
y = -8 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -8 + x ) (I) 3x -4y = 29 (II)

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

3x -4 · ( -8 + x ) = 29
3x -4x +32 = 29
-x +32 = 29 | -32
-x = -3 |:(-1 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -8 +3

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 5 x + 1 4 y = 3 5 (I) 1 5 x -y = - 22 5 (II)

Lösung einblenden
1 5 x + 1 4 y = 3 5 (I) 1 5 x -y = - 22 5 (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:

1 5 x - y = - 22 5
-y + 1 5 x = - 22 5 |⋅ 5
5( -y + 1 5 x) = -22
-5y + x = -22 | - x
-5y = -22 - x |:(-5 )
y = 22 5 + 1 5 x

Als neues LGS erhält man so:

1 5 x + 1 4 y = 3 5 (I) +y = ( 22 5 + 1 5 x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 22 5 + 1 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

1 5 x + 1 4 · ( 22 5 + 1 5 x ) = 3 5
1 5 x + 1 20 x + 11 10 = 3 5
1 4 x + 11 10 = 3 5 |⋅ 20
20( 1 4 x + 11 10 ) = 12
5x +22 = 12 | -22
5x = -10 |:5
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 22 5 + 1 5 ( -2 )

= 22 5 - 2 5

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

2x -2y = ?

-1x +3y = ?

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

2x -2y = 2 +8 = 10

-1x +3y = -1 -12 = -13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -2y = 10

-1x +3y = -13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

16x -16y = 12 (I) -4x +4y = -3 (II)

Lösung einblenden
16x -16y = 12 (I) -4x +4y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

16x -16y = 12
-16y +16x = 12 | -16x
-16y = 12 -16x |:(-16 )
y = - 3 4 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x + 4 · ( - 3 4 + x ) = -3
-4x +4x -3 = -3
-3 = -3 | +3
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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 124 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 109 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:

8x +5y = 124 (I) 3x +5y = 109 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +5y = 124
5y +8x = 124 | -8x
5y = 124 -8x |:5
y = 124 5 - 8 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 124 5 - 8 5 x ) (I) 3x +5y = 109 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 124 5 - 8 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 5 · ( 124 5 - 8 5 x ) = 109
3x -8x +124 = 109
-5x +124 = 109 | -124
-5x = -15 |:(-5 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 124 5 - 8 5 3

= 124 5 - 24 5

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (3|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20