Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x + y = 9 .

Bestimme x so, dass (x|5) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 5 in die Gleichung ein und erhält:

-4x + 5 = 9

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-4x + 5 = 9
-4x +5 = 9 | -5
-4x = 4 |:(-4 )
x = -1

Die Lösung ist somit: (-1|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x -3y = -15 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|1)
denn 2⋅( - 6 ) -31 = -12 -3 = -15

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-9|-1)
denn 2⋅( - 9 ) -3( - 1 ) = -18 +3 = -15

Oder : (-3|3)
denn 2⋅( - 3 ) -33 = -6 -9 = -15

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +2y = -15 (I) -x = -3 (II)

Lösung einblenden
-x +2y = -15 (I) -x = -3 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

-x +2y = -15 (I) x = 3 (II)

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

-1 · 3 +2y = -15
-3 +2y = -15
2y -3 = -15 | +3
2y = -12 |:2
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +4y = 10 (I) -2x +y = -3 (II)

Lösung einblenden
3x +4y = 10 (I) -2x +y = -3 (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:

-2x + y = -3
y -2x = -3 | +2x
y = -3 +2x

Als neues LGS erhält man so:

3x +4y = 10 (I) +y = ( -3 +2x ) (II)

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

3x + 4 · ( -3 +2x ) = 10
3x +8x -12 = 10
11x -12 = 10 | +12
11x = 22 |:11
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -3 +22

= -3 +4

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -3y = -17 (I) 4x -5y = -26 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -17 (I) 4x -5y = -26 (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 = -17 | +3y
x = -17 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -17 +3y ) (I) 4x -5y = -26 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -17 +3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -17 +3y ) -5y = -26
12y -68 -5y = -26
7y -68 = -26 | +68
7y = 42 |:7
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -17 +36

= -17 +18

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-1 · ( -12 -2y ) + 1 3 y = 1 3
2y +12 + 1 3 y = 1 3
7 3 y +12 = 1 3 |⋅ 3
3( 7 3 y +12 ) = 1
7y +36 = 1 | -36
7y = -35 |:7
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -12 -2( -5 )

= -12 +10

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 und y = -5 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 = -2 und y = -5 einsetzen und ausrechnen:

-1x +2y = 2 -10 = -8

2x -6y = -4 +30 = 26

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +2y = -8

2x -6y = 26

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

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

-6x + 6 · ( -1 + x ) = -6
-6x +6x -6 = -6
-6 = -6 | +6
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 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 324 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 252 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:

2x +8y = 324 (I) 6x +6y = 252 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +8y = 324
8y +2x = 324 | -2x
8y = 324 -2x |:8
y = 81 2 - 1 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 81 2 - 1 4 x ) (I) 6x +6y = 252 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 81 2 - 1 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 6 · ( 81 2 - 1 4 x ) = 252
6x - 3 2 x +243 = 252
9 2 x +243 = 252 |⋅ 2
2( 9 2 x +243 ) = 504
9x +486 = 504 | -486
9x = 18 |:9
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 81 2 - 1 4 2

= 81 2 - 1 2

= 40,5 -0,5

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (2|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40