Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +5y = 14 .

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

Lösung einblenden

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

46 +5y = 14

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

46 +5y = 14
24 +5y = 14
5y +24 = 14 | -24
5y = -10 |:5
y = -2

Die Lösung ist somit: (6|-2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x - y = -1 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|-3)
denn 1⋅( - 4 ) -1( - 3 ) = -4 +3 = -1

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-5|-4)
denn 1⋅( - 5 ) -1( - 4 ) = -5 +4 = -1

Oder : (-3|-2)
denn 1⋅( - 3 ) -1( - 2 ) = -3 +2 = -1

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = -20 (I) +3y = -12 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = -20 (I) +3y = -12 (II)

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

3y = -12 |:3
y = -4

Als neues LGS erhält man so:

-4x +y = -20 (I) +y = -4 (II)

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +2y = -9 (I) 3x +4y = -21 (II)

Lösung einblenden
x +2y = -9 (I) 3x +4y = -21 (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 +2y = -9 | -2y
x = -9 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -9 -2y ) (I) 3x +4y = -21 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -9 -2x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -9 -2y ) +4y = -21
-6y -27 +4y = -21
-2y -27 = -21 | +27
-2y = 6 |:(-2 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -9 -2( -3 )

= -9 +6

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -4y = -19 (I) 2x -5y = -15 (II)

Lösung einblenden
3x -4y = -19 (I) 2x -5y = -15 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -4y = -19
-4y +3x = -19 | -3x
-4y = -19 -3x |:(-4 )
y = 19 4 + 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 19 4 + 3 4 x ) (I) 2x -5y = -15 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 19 4 + 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -5 · ( 19 4 + 3 4 x ) = -15
2x - 15 4 x - 95 4 = -15
- 7 4 x - 95 4 = -15 |⋅ 4
4( - 7 4 x - 95 4 ) = -60
-7x -95 = -60 | +95
-7x = 35 |:(-7 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 19 4 + 3 4 ( -5 )

= 19 4 - 15 4

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

1 2 x + y = 3
y + 1 2 x = 3 |⋅ 2
2( y + 1 2 x) = 6
2y + x = 6 | - x
2y = 6 - x |:2
y = 3 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 3 - 1 2 ( -6 )

= 3 +3

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 und y = -2 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 -1y = ?

3x +2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 4 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

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

3x +2y = 12 -4 = 8

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -1y = -2

3x +2y = 8

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
6x +8y = -3 (I) -3x -4y = 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +8y = -3
8y +6x = -3 | -6x
8y = -3 -6x |:8
y = - 3 8 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 3 8 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -4 · ( - 3 8 - 3 4 x ) = 3
-3x +3x + 3 2 = 3
3 2 = 3 | - 3 2
0 = 3 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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 2 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 95 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 7 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 101 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:

5x +2y = 95 (I) 7x +2y = 101 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +2y = 95
2y +5x = 95 | -5x
2y = 95 -5x |:2
y = 95 2 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 95 2 - 5 2 x ) (I) 7x +2y = 101 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 95 2 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x + 2 · ( 95 2 - 5 2 x ) = 101
7x -5x +95 = 101
2x +95 = 101 | -95
2x = 6 |:2
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 95 2 - 5 2 3

= 95 2 - 15 2

= 47,5 -7,5

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (3|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40