Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x - y = -17 .

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

Lösung einblenden

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

-4x - ( -3 ) = -17

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-4x - ( -3 ) = -17
-4x +3 = -17 | -3
-4x = -20 |:(-4 )
x = 5

Die Lösung ist somit: (5|-3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +5y = -45 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-5)
denn 4⋅( - 5 ) +5( - 5 ) = -20 -25 = -45

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-9)
denn 4⋅0 +5( - 9 ) = 0 -45 = -45

Oder : (-10|-1)
denn 4⋅( - 10 ) +5( - 1 ) = -40 -5 = -45

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -y = 2 (I) 3x = -9 (II)

Lösung einblenden
x -y = 2 (I) 3x = -9 (II)

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

3x = -9 |:3
x = -3

Als neues LGS erhält man so:

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

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

1 · ( -3 ) - y = 2
-3 - y = 2
-y -3 = 2 | +3
-y = 5 |:(-1 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = -11 (I) -3x -2y = 7 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -11 (I) -3x -2y = 7 (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 = -11
y +3x = -11 | -3x
y = -11 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -11 -3x ) (I) -3x -2y = 7 (II)

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

-3x -2 · ( -11 -3x ) = 7
-3x +6x +22 = 7
3x +22 = 7 | -22
3x = -15 |:3
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -11 -3( -5 )

= -11 +15

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x -5y = 5 (I) 3x +y = 15 (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:

3x + y = 15
y +3x = 15 | -3x
y = 15 -3x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x -5 · ( 15 -3x ) = 5
x +15x -75 = 5
16x -75 = 5 | +75
16x = 80 |:16
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 15 -35

= 15 -15

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (5|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +3y = 18 (I) 3 4 x - 3 5 y = - 9 2 (II)

Lösung einblenden
-3x +3y = 18 (I) 3 4 x - 3 5 y = - 9 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +3y = 18
3y -3x = 18 | +3x
3y = 18 +3x |:3
y = 6 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 6 + x ) (I) 3 4 x - 3 5 y = - 9 2 (II)

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

3 4 x - 3 5 · ( 6 + x ) = - 9 2
3 4 x - 3 5 x - 18 5 = - 9 2
3 20 x - 18 5 = - 9 2 |⋅ 20
20( 3 20 x - 18 5 ) = -90
3x -72 = -90 | +72
3x = -18 |:3
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 -6

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 und y = 2 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

-4x +5y = ?

-8x +7y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

-4x +5y = -12 +10 = -2

-8x +7y = -24 +14 = -10

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +5y = -2

-8x +7y = -10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
-4x +y = -3 (I) 12x -3y = 9 (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 = -3
y -4x = -3 | +4x
y = -3 +4x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

12x -3 · ( -3 +4x ) = 9
12x -12x +9 = 9
9 = 9 | -9
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 6 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 246 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 7 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 87 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:

6x +6y = 246 (I) 7x +2y = 87 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +6y = 246
6y +6x = 246 | -6x
6y = 246 -6x |:6
y = 41 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 41 - x ) (I) 7x +2y = 87 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 41 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x + 2 · ( 41 - x ) = 87
7x -2x +82 = 87
5x +82 = 87 | -82
5x = 5 |:5
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 41 - 1

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (1|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40