Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +3y = 7 .

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

Lösung einblenden

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

-( -1 ) +3y = 7

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-( -1 ) +3y = 7
1 +3y = 7
3y +1 = 7 | -1
3y = 6 |:3
y = 2

Die Lösung ist somit: (-1|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-5)
denn 4⋅( - 5 ) -2( - 5 ) = -20 +10 = -10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-7|-9)
denn 4⋅( - 7 ) -2( - 9 ) = -28 +18 = -10

Oder : (-3|-1)
denn 4⋅( - 3 ) -2( - 1 ) = -12 +2 = -10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4 · ( -4 ) +4y = 8
16 +4y = 8
4y +16 = 8 | -16
4y = -8 |:4
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = -7 (I) x -3y = -14 (II)

Lösung einblenden
2x +y = -7 (I) x -3y = -14 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung kein Koeffizient vor dem x ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach x umstellt:

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

Als neues LGS erhält man so:

2x +y = -7 (I) x = ( -14 +3y ) (II)

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

2 · ( -14 +3y ) + y = -7
6y -28 + y = -7
7y -28 = -7 | +28
7y = 21 |:7
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -14 +33

= -14 +9

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -5y = 9 (I) -5x +y = -21 (II)

Lösung einblenden
x -5y = 9 (I) -5x +y = -21 (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:

-5x + y = -21
y -5x = -21 | +5x
y = -21 +5x

Als neues LGS erhält man so:

x -5y = 9 (I) +y = ( -21 +5x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -21 +5x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x -5 · ( -21 +5x ) = 9
x -25x +105 = 9
-24x +105 = 9 | -105
-24x = -96 |:(-24 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -21 +54

= -21 +20

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 5 x +3y = - 27 5 (I) 1 4 x - 1 3 y = 5 12 (II)

Lösung einblenden
- 3 5 x +3y = - 27 5 (I) 1 4 x - 1 3 y = 5 12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 3 5 x +3y = - 27 5
3y - 3 5 x = - 27 5 |⋅ 5
5( 3y - 3 5 x) = -27
15y -3x = -27 | +3x
15y = -27 +3x |:15
y = - 9 5 + 1 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 9 5 + 1 5 x ) (I) 1 4 x - 1 3 y = 5 12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 9 5 + 1 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

1 4 x - 1 3 · ( - 9 5 + 1 5 x ) = 5 12
1 4 x - 1 15 x + 3 5 = 5 12
11 60 x + 3 5 = 5 12 |⋅ 60
60( 11 60 x + 3 5 ) = 25
11x +36 = 25 | -36
11x = -11 |:11
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 9 5 + 1 5 ( -1 )

= - 9 5 - 1 5

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-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.:

-1x +2y = ?

-5x +8y = ?

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

-1x +2y = 1 +2 = 3

-5x +8y = 5 +8 = 13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +2y = 3

-5x +8y = 13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
-2x +2y = 5 (I) x -y = -2 (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 = -2
-y + x = -2 | - x
-y = -2 - x |:(-1 )
y = 2 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 2 · ( 2 + x ) = 5
-2x +2x +4 = 5
4 = 5 | -4
0 = 1

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 9 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 219 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 5 LED-Leuchtmittel und 3 Halogenleuchten zusammen 95 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:

9x +7y = 219 (I) 5x +3y = 95 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

9x +7y = 219
7y +9x = 219 | -9x
7y = 219 -9x |:7
y = 219 7 - 9 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 219 7 - 9 7 x ) (I) 5x +3y = 95 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 219 7 - 9 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 3 · ( 219 7 - 9 7 x ) = 95
5x - 27 7 x + 657 7 = 95
8 7 x + 657 7 = 95 |⋅ 7
7( 8 7 x + 657 7 ) = 665
8x +657 = 665 | -657
8x = 8 |:8
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 219 7 - 9 7 1

= 219 7 - 9 7

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (1|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30