Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x -5y = 0.

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

Lösung einblenden

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

5x -5( -5 ) = 0

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

5x -5( -5 ) = 0
5x +25 = 0 | -25
5x = -25 |:5
x = -5

Die Lösung ist somit: (-5|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x - y = -13 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|5)
denn -4⋅2 -15 = -8 -5 = -13

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (1|9)
denn -4⋅1 -19 = -4 -9 = -13

Oder : (3|1)
denn -4⋅3 -11 = -12 -1 = -13

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x -3 · 3 = -1
2x -9 = -1 | +9
2x = 8 |:2
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (4|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-x -2y = -2 (I) 2x +y = 10 (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 = 10
y +2x = 10 | -2x
y = 10 -2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-x -2 · ( 10 -2x ) = -2
-x +4x -20 = -2
3x -20 = -2 | +20
3x = 18 |:3
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 10 -26

= 10 -12

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +5y = 54 (I) -4x -6y = -60 (II)

Lösung einblenden
4x +5y = 54 (I) -4x -6y = -60 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +5y = 54
5y +4x = 54 | -4x
5y = 54 -4x |:5
y = 54 5 - 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 54 5 - 4 5 x ) (I) -4x -6y = -60 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 54 5 - 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x -6 · ( 54 5 - 4 5 x ) = -60
-4x + 24 5 x - 324 5 = -60
4 5 x - 324 5 = -60 |⋅ 5
5( 4 5 x - 324 5 ) = -300
4x -324 = -300 | +324
4x = 24 |:4
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 54 5 - 4 5 6

= 54 5 - 24 5

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 2 5 x +2y = 52 5 (I) -2x +2y = 20 (II)

Lösung einblenden
- 2 5 x +2y = 52 5 (I) -2x +2y = 20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 2 5 x +2y = 52 5
2y - 2 5 x = 52 5 |⋅ 5
5( 2y - 2 5 x) = 52
10y -2x = 52 | +2x
10y = 52 +2x |:10
y = 26 5 + 1 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 26 5 + 1 5 x ) (I) -2x +2y = 20 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 26 5 + 1 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 2 · ( 26 5 + 1 5 x ) = 20
-2x + 2 5 x + 52 5 = 20
- 8 5 x + 52 5 = 20 |⋅ 5
5( - 8 5 x + 52 5 ) = 100
-8x +52 = 100 | -52
-8x = 48 |:(-8 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 26 5 + 1 5 ( -6 )

= 26 5 - 6 5

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 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.:

3x +5y = ?

-1x -5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -2 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

3x +5y = -6 +5 = -1

-1x -5y = 2 -5 = -3

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

3x +5y = -1

-1x -5y = -3

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Carola war 6 Stunden wandern. Danach hat sie 2 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 830 kcal Energie verbraucht hätte.
Am Tag zuvor war sie 4 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 495 kcal berechnete.
Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

6x -2y = 830 (I) 4x -3y = 495 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x -2y = 830
-2y +6x = 830 | -6x
-2y = 830 -6x |:(-2 )
y = -415 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -415 +3x ) (I) 4x -3y = 495 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -415 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -3 · ( -415 +3x ) = 495
4x -9x +1245 = 495
-5x +1245 = 495 | -1245
-5x = -750 |:(-5 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -415 +3150

= -415 +450

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (150|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 35