Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

2x +2( -4 ) = 0

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

2x +2( -4 ) = 0
2x -8 = 0 | +8
2x = 8 |:2
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -5y = -7 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|-1)
denn 3⋅( - 4 ) -5( - 1 ) = -12 +5 = -7

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-9|-4)
denn 3⋅( - 9 ) -5( - 4 ) = -27 +20 = -7

Oder : (1|2)
denn 3⋅1 -52 = 3 -10 = -7

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x = 10 (I) -4x -2y = -30 (II)

Lösung einblenden
2x = 10 (I) -4x -2y = -30 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

2x = 10 |:2
x = 5

Als neues LGS erhält man so:

x = 5 (I) -4x -2y = -30 (II)

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

-4 · 5 -2y = -30
-20 -2y = -30
-2y -20 = -30 | +20
-2y = -10 |:(-2 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x +3y = -3 (I) -2x +y = -8 (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 = -8
y -2x = -8 | +2x
y = -8 +2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x + 3 · ( -8 +2x ) = -3
x +6x -24 = -3
7x -24 = -3 | +24
7x = 21 |:7
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -8 +23

= -8 +6

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -2y = 22 (I) -3x +5y = 38 (II)

Lösung einblenden
-5x -2y = 22 (I) -3x +5y = 38 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x -2y = 22
-2y -5x = 22 | +5x
-2y = 22 +5x |:(-2 )
y = -11 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -11 - 5 2 x ) (I) -3x +5y = 38 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -11 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x + 5 · ( -11 - 5 2 x ) = 38
-3x - 25 2 x -55 = 38
- 31 2 x -55 = 38 |⋅ 2
2( - 31 2 x -55 ) = 76
-31x -110 = 76 | +110
-31x = 186 |:(-31 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -11 - 5 2 ( -6 )

= -11 +15

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-15 = -3x - y (I)
-3x = 5( -x +6 )-4y (II)

Lösung einblenden

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

-15 = -3x - y (I)
-3x = 5( -x +6 )-4y (II)
-15 = -3x - y | + 15 +3x + y (I)
-3x = -5x +30 -4y | + 5x +4y (II)
3x +y = 15 (I) 2x +4y = 30 (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 = 15
y +3x = 15 | -3x
y = 15 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 15 -3x ) (I) 2x +4y = 30 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 15 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 4 · ( 15 -3x ) = 30
2x -12x +60 = 30
-10x +60 = 30 | -60
-10x = -30 |:(-10 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 15 -33

= 15 -9

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (3|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

1x -2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -1 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

-2x +2y = 2 +8 = 10

1x -2y = -1 -8 = -9

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +2y = 10

1x -2y = -9

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x -3y = -18 (I) -5x +y = -32 (II)

Lösung einblenden
-4x -3y = -18 (I) -5x +y = -32 (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 = -32
y -5x = -32 | +5x
y = -32 +5x

Als neues LGS erhält man so:

-4x -3y = -18 (I) +y = ( -32 +5x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -32 +5x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x -3 · ( -32 +5x ) = -18
-4x -15x +96 = -18
-19x +96 = -18 | -96
-19x = -114 |:(-19 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -32 +56

= -32 +30

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-2)

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 9 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 90 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 105 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 +3y = 90 (I) 3x +6y = 105 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

9x +3y = 90
3y +9x = 90 | -9x
3y = 90 -9x |:3
y = 30 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 30 -3x ) (I) 3x +6y = 105 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 30 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 6 · ( 30 -3x ) = 105
3x -18x +180 = 105
-15x +180 = 105 | -180
-15x = -75 |:(-15 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 30 -35

= 30 -15

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (5|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15