Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

36 -4y = 2

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

36 -4y = 2
18 -4y = 2
-4y +18 = 2 | -18
-4y = -16 |:(-4 )
y = 4

Die Lösung ist somit: (6|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +5y = -29 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|-4)
denn -3⋅3 +5( - 4 ) = -9 -20 = -29

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|-1)
denn -3⋅8 +5( - 1 ) = -24 -5 = -29

Oder : (-2|-7)
denn -3⋅( - 2 ) +5( - 7 ) = 6 -35 = -29

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +y = 8 (I) -3x = 6 (II)

Lösung einblenden
-2x +y = 8 (I) -3x = 6 (II)

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

-3x = 6 |:(-3 )
x = -2

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( -2 ) + y = 8
4 + y = 8
y +4 = 8 | -4
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -28 (I) -4x +2y = 4 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -28 (I) -4x +2y = 4 (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 +4y = -28 | -4y
x = -28 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -28 -4y ) (I) -4x +2y = 4 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -28 -4x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-4 · ( -28 -4y ) +2y = 4
16y +112 +2y = 4
18y +112 = 4 | -112
18y = -108 |:18
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -28 -4( -6 )

= -28 +24

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +y = -8 (I) 2x -2y = 12 (II)

Lösung einblenden
-2x +y = -8 (I) 2x -2y = 12 (II)

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

-2x + y = -8
y -2x = -8 | +2x
y = -8 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -8 +2x ) (I) 2x -2y = 12 (II)

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

2x -2 · ( -8 +2x ) = 12
2x -4x +16 = 12
-2x +16 = 12 | -16
-2x = -4 |:(-2 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -8 +22

= -8 +4

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

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

5x = 2( x + y) +5 (I)
3( x -1 ) = 3( 1 + y) (II)
5x = 2x +5 +2y | -2x -2y (I)
3x -3 = 3 +3y | + 3 -3y (II)
3x -2y = 5 (I) 3x -3y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -2y = 5
-2y +3x = 5 | -3x
-2y = 5 -3x |:(-2 )
y = - 5 2 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x -3 · ( - 5 2 + 3 2 x ) = 6
3x - 9 2 x + 15 2 = 6
- 3 2 x + 15 2 = 6 |⋅ 2
2( - 3 2 x + 15 2 ) = 12
-3x +15 = 12 | -15
-3x = -3 |:(-3 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 5 2 + 3 2 1

= - 5 2 + 3 2

= -2,5 +1,5

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-1)

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 +2y = ?

-2x +6y = ?

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

-1x +2y = -4 -2 = -6

-2x +6y = -8 -6 = -14

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +2y = -6

-2x +6y = -14

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x -3y = 1 (I) 4x +6y = -2 (II)

Lösung einblenden
-2x -3y = 1 (I) 4x +6y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -3y = 1
-3y -2x = 1 | +2x
-3y = 1 +2x |:(-3 )
y = - 1 3 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 1 3 - 2 3 x ) (I) 4x +6y = -2 (II)

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

4x + 6 · ( - 1 3 - 2 3 x ) = -2
4x -4x -2 = -2
-2 = -2 | +2
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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 140 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 120 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 +5y = 140 (I) 4x +4y = 120 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +5y = 140
5y +3x = 140 | -3x
5y = 140 -3x |:5
y = 28 - 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 28 - 3 5 x ) (I) 4x +4y = 120 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 28 - 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 4 · ( 28 - 3 5 x ) = 120
4x - 12 5 x +112 = 120
8 5 x +112 = 120 |⋅ 5
5( 8 5 x +112 ) = 600
8x +560 = 600 | -560
8x = 40 |:8
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 28 - 3 5 5

= 28 -3

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (5|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25