Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x -3y = 6 .

Bestimme x so, dass (x|-1) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -1 in die Gleichung ein und erhält:

x -3( -1 ) = 6

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x -3( -1 ) = 6
x +3 = 6 | -3
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x -4y = -10 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|2)
denn -1⋅2 -42 = -2 -8 = -10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|3)
denn -1⋅( - 2 ) -43 = 2 -12 = -10

Oder : (6|1)
denn -1⋅6 -41 = -6 -4 = -10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x = -10 (I) -2x -2y = 8 (II)

Lösung einblenden
2x = -10 (I) -2x -2y = 8 (II)

Man erkennt, dass in der 1. 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 = -5 (I) -2x -2y = 8 (II)

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

-2 · ( -5 ) -2y = 8
10 -2y = 8
-2y +10 = 8 | -10
-2y = -2 |:(-2 )
y = 1

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|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +4y = 28 (I) 3x +y = 0 (II)

Lösung einblenden
-2x +4y = 28 (I) 3x +y = 0 (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:

3x + y = 0
y +3x = 0 | -3x
y = -3x

Als neues LGS erhält man so:

-2x +4y = 28 (I) +y = -3 x (II)

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

-2x + 4 · ( -3x ) = 28
-2x -12x = 28
-14x = 28 |:(-14 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -3( -2 )

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +2y = 20 (I) -3x +4y = 18 (II)

Lösung einblenden
4x +2y = 20 (I) -3x +4y = 18 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +2y = 20
2y +4x = 20 | -4x
2y = 20 -4x |:2
y = 10 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 10 -2x ) (I) -3x +4y = 18 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 10 -2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x + 4 · ( 10 -2x ) = 18
-3x -8x +40 = 18
-11x +40 = 18 | -40
-11x = -22 |:(-11 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 10 -22

= 10 -4

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (2|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +6y = 4 +3y (I)
4( x +3 )+3y = 7x +8y (II)

Lösung einblenden

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

x +6y = 4 +3y (I)
4( x +3 )+3y = 7x +8y (II)
x +6y = 4 +3y | -3y (I)
4x +12 +3y = 7x +8y | -12 -7x -8y (II)
x +3y = 4 (I) -3x -5y = -12 (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 = 4 | -3y
x = 4 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 4 -3y ) (I) -3x -5y = -12 (II)

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

-3 · ( 4 -3y ) -5y = -12
9y -12 -5y = -12
4y -12 = -12 | +12
4y = 0 |:4
y = 0

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 4 -30

= 4 +0

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

-5x +5y = ?

-2x +1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

-5x +5y = -15 +25 = 10

-2x +1y = -6 +5 = -1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x +5y = 10

-2x +1y = -1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

8x + 8 · ( 3 4 - x ) = 8
8x -8x +6 = 8
6 = 8 | -6
0 = 2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 99 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 177 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 +3y = 99 (I) 9x +6y = 177 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +3y = 99
3y +8x = 99 | -8x
3y = 99 -8x |:3
y = 33 - 8 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 33 - 8 3 x ) (I) 9x +6y = 177 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 33 - 8 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 6 · ( 33 - 8 3 x ) = 177
9x -16x +198 = 177
-7x +198 = 177 | -198
-7x = -21 |:(-7 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 33 - 8 3 3

= 33 -8

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (3|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25