Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +5y = -21 .

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

Lösung einblenden

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

-3x +5( -3 ) = -21

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-3x +5( -3 ) = -21
-3x -15 = -21 | +15
-3x = -6 |:(-3 )
x = 2

Die Lösung ist somit: (2|-3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x -5y = 33 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|-3)
denn -3⋅( - 6 ) -5( - 3 ) = 18 +15 = 33

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-11|0)
denn -3⋅( - 11 ) -50 = 33 +0 = 33

Oder : (-1|-6)
denn -3⋅( - 1 ) -5( - 6 ) = 3 +30 = 33

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x = -18 (I) -x -2y = -8 (II)

Lösung einblenden
-3x = -18 (I) -x -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:

-3x = -18 |:(-3 )
x = 6

Als neues LGS erhält man so:

x = 6 (I) -x -2y = -8 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch 6 ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · 6 -2y = -8
-6 -2y = -8
-2y -6 = -8 | +6
-2y = -2 |:(-2 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = 14 (I) -2x +2y = -12 (II)

Lösung einblenden
3x +y = 14 (I) -2x +2y = -12 (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:

3x + y = 14
y +3x = 14 | -3x
y = 14 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 14 -3x ) (I) -2x +2y = -12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 14 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 2 · ( 14 -3x ) = -12
-2x -6x +28 = -12
-8x +28 = -12 | -28
-8x = -40 |:(-8 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 14 -35

= 14 -15

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +3y = 11 (I) -4x +2y = -2 (II)

Lösung einblenden
x +3y = 11 (I) -4x +2y = -2 (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 = 11 | -3y
x = 11 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 11 -3y ) (I) -4x +2y = -2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 11 -3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-4 · ( 11 -3y ) +2y = -2
12y -44 +2y = -2
14y -44 = -2 | +44
14y = 42 |:14
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 -33

= 11 -9

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5 -2y = -5x -4 -3y (I)
-4 = x +1 + y (II)

Lösung einblenden

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

5 -2y = -5x -4 -3y | -5 +5x +3y (I)
-4 = x +1 + y | + 4 - x - y (II)
5x +y = -9 (I) -x -y = 5 (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:

-x - y = 5
-y - x = 5 | + x
-y = 5 + x |:(-1 )
y = -5 - x

Als neues LGS erhält man so:

5x +y = -9 (I) +y = ( -5 - x ) (II)

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

5x + 1 · ( -5 - x ) = -9
5x - x -5 = -9
4x -5 = -9 | +5
4x = -4 |:4
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 - ( -1 )

= -5 +1

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-4)

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.:

2x -5y = ?

-1x +5y = ?

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

2x -5y = -6 +25 = 19

-1x +5y = 3 -25 = -22

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -5y = 19

-1x +5y = -22

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-16x +12y = -12 (I) 4x -3y = 3 (II)

Lösung einblenden
-16x +12y = -12 (I) 4x -3y = 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-16x +12y = -12
12y -16x = -12 | +16x
12y = -12 +16x |:12
y = -1 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -1 + 4 3 x ) (I) 4x -3y = 3 (II)

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

4x -3 · ( -1 + 4 3 x ) = 3
4x -4x +3 = 3
3 = 3 | -3
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 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 192 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 98 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:

7x +6y = 192 (I) 8x +2y = 98 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +6y = 192
6y +7x = 192 | -7x
6y = 192 -7x |:6
y = 32 - 7 6 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 32 - 7 6 x ) (I) 8x +2y = 98 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 32 - 7 6 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 2 · ( 32 - 7 6 x ) = 98
8x - 7 3 x +64 = 98
17 3 x +64 = 98 |⋅ 3
3( 17 3 x +64 ) = 294
17x +192 = 294 | -192
17x = 102 |:17
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 32 - 7 6 6

= 32 -7

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (6|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25