Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = -15 .

Bestimme y so, dass (-4|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -4 in die Gleichung ein und erhält:

4( -4 ) + y = -15

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

4( -4 ) + y = -15
-16 + y = -15
y -16 = -15 | +16
y = 1

Die Lösung ist somit: (-4|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +4y = -20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-3|-2)
denn 4⋅( - 3 ) +4( - 2 ) = -12 -8 = -20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (1|-6)
denn 4⋅1 +4( - 6 ) = 4 -24 = -20

Oder : (-7|2)
denn 4⋅( - 7 ) +42 = -28 +8 = -20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -y = -8 (I) -y = -5 (II)

Lösung einblenden
3x -y = -8 (I) -y = -5 (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 = -5 |:(-1 )
y = 5

Als neues LGS erhält man so:

3x -y = -8 (I) +y = 5 (II)

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

3x -1 · 5 = -8
3x -5 = -8 | +5
3x = -3 |:3
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -4y = 20 (I) 4x +y = -26 (II)

Lösung einblenden
-2x -4y = 20 (I) 4x +y = -26 (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:

4x + y = -26
y +4x = -26 | -4x
y = -26 -4x

Als neues LGS erhält man so:

-2x -4y = 20 (I) +y = ( -26 -4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -26 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -4 · ( -26 -4x ) = 20
-2x +16x +104 = 20
14x +104 = 20 | -104
14x = -84 |:14
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -26 -4( -6 )

= -26 +24

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -2y = -34 (I) 4x +y = 29 (II)

Lösung einblenden
-4x -2y = -34 (I) 4x +y = 29 (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:

4x + y = 29
y +4x = 29 | -4x
y = 29 -4x

Als neues LGS erhält man so:

-4x -2y = -34 (I) +y = ( 29 -4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 29 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x -2 · ( 29 -4x ) = -34
-4x +8x -58 = -34
4x -58 = -34 | +58
4x = 24 |:4
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 29 -46

= 29 -24

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (6|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( 2x -1 ) + y = 0 (I)
3( x +2 )+2y = 5y (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( 2x -1 ) + y = 0 (I)
3( x +2 )+2y = 5y (II)
4x -2 + y = 0 | + 2 (I)
3x +6 +2y = 5y | -6 -5y (II)
4x +y = 2 (I) 3x -3y = -6 (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:

4x + y = 2
y +4x = 2 | -4x
y = 2 -4x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x -3 · ( 2 -4x ) = -6
3x +12x -6 = -6
15x -6 = -6 | +6
15x = 0 |:15
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 -40

= 2 +0

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (0|2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -1 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.:

-2x -5y = ?

-3x -5y = ?

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

-2x -5y = 2 +5 = 7

-3x -5y = 3 +5 = 8

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x -5y = 7

-3x -5y = 8

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x -4 · ( - 3 8 - x ) = 3
-4x +4x + 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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 251 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 5 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 185 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:

3x +7y = 251 (I) 5x +5y = 185 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +7y = 251
7y +3x = 251 | -3x
7y = 251 -3x |:7
y = 251 7 - 3 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 251 7 - 3 7 x ) (I) 5x +5y = 185 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 251 7 - 3 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 5 · ( 251 7 - 3 7 x ) = 185
5x - 15 7 x + 1255 7 = 185
20 7 x + 1255 7 = 185 |⋅ 7
7( 20 7 x + 1255 7 ) = 1295
20x +1255 = 1295 | -1255
20x = 40 |:20
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 251 7 - 3 7 2

= 251 7 - 6 7

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (2|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35