Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -5y = -20 .

Bestimme x so, dass (x|3) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 3 in die Gleichung ein und erhält:

-5x -53 = -20

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-5x -53 = -20
-5x -15 = -20 | +15
-5x = -5 |:(-5 )
x = 1

Die Lösung ist somit: (1|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +4y = -8 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|2)
denn 4⋅( - 4 ) +42 = -16 +8 = -8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-2)
denn 4⋅0 +4( - 2 ) = 0 -8 = -8

Oder : (-8|6)
denn 4⋅( - 8 ) +46 = -32 +24 = -8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +3y = 7 (I) 2x = 10 (II)

Lösung einblenden
-x +3y = 7 (I) 2x = 10 (II)

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

2x = 10 |:2
x = 5

Als neues LGS erhält man so:

-x +3y = 7 (I) x = 5 (II)

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

-1 · 5 +3y = 7
-5 +3y = 7
3y -5 = 7 | +5
3y = 12 |:3
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +y = -6 (I) x -3y = -7 (II)

Lösung einblenden
-2x +y = -6 (I) x -3y = -7 (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 = -7 | +3y
x = -7 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-2x +y = -6 (I) x = ( -7 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -7 +3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( -7 +3y ) + y = -6
-6y +14 + y = -6
-5y +14 = -6 | -14
-5y = -20 |:(-5 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -7 +34

= -7 +12

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

5 · ( -4 -4y ) +4y = -4
-20y -20 +4y = -4
-16y -20 = -4 | +20
-16y = 16 |:(-16 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -4 -4( -1 )

= -4 +4

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( x +2y) +1 = x -20 - y (I)
-x -16 = 4y (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( x +2y) +1 = x -20 - y (I)
-x -16 = 4y (II)
2x +1 +4y = x -20 - y | -1 - x + y (I)
-x -16 = 4y | + 16 -4y (II)
x +5y = -21 (I) -x -4y = 16 (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 -4y = 16 | +4y
-x = 16 +4y |:(-1 )
x = -16 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x +5y = -21 (I) x = ( -16 -4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -16 -4x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 · ( -16 -4y ) +5y = -21
-4y -16 +5y = -21
y -16 = -21 | +16
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -16 -4( -5 )

= -16 +20

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = 3 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 -3y = ?

-4x -3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = 3 einsetzen und ausrechnen:

-2x -3y = -4 -9 = -13

-4x -3y = -8 -9 = -17

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x -3y = -13

-4x -3y = -17

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

2x -4y = -1 (I) -8x +16y = 4 (II)

Lösung einblenden
2x -4y = -1 (I) -8x +16y = 4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 4 + 1 2 x ) (I) -8x +16y = 4 (II)

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

-8x + 16 · ( 1 4 + 1 2 x ) = 4
-8x +8x +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:

In einem Raum brennen 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 104 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 67 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 +4y = 104 (I) 9x +2y = 67 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +4y = 104
4y +8x = 104 | -8x
4y = 104 -8x |:4
y = 26 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 26 -2x ) (I) 9x +2y = 67 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 26 -2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 2 · ( 26 -2x ) = 67
9x -4x +52 = 67
5x +52 = 67 | -52
5x = 15 |:5
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 26 -23

= 26 -6

= 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