Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +5y = 6 .

Bestimme x so, dass (x|2) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 2 in die Gleichung ein und erhält:

x +52 = 6

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +52 = 6
x +10 = 6 | -10
x = -4

Die Lösung ist somit: (-4|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|7)
denn 2⋅( - 5 ) -57 = -10 -35 = -45

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-10|5)
denn 2⋅( - 10 ) -55 = -20 -25 = -45

Oder : (0|9)
denn 2⋅0 -59 = 0 -45 = -45

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4 · ( -2 ) -4y = -4
8 -4y = -4
-4y +8 = -4 | -8
-4y = -12 |:(-4 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
2x -2y = 2 (I) -3x +y = 1 (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 = 1
y -3x = 1 | +3x
y = 1 +3x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x -2 · ( 1 +3x ) = 2
2x -6x -2 = 2
-4x -2 = 2 | +2
-4x = 4 |:(-4 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 +3( -1 )

= 1 -3

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -3y = -11 (I) -4x +3y = 7 (II)

Lösung einblenden
2x -3y = -11 (I) -4x +3y = 7 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -3y = -11
-3y +2x = -11 | -2x
-3y = -11 -2x |:(-3 )
y = 11 3 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 3 + 2 3 x ) (I) -4x +3y = 7 (II)

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

-4x + 3 · ( 11 3 + 2 3 x ) = 7
-4x +2x +11 = 7
-2x +11 = 7 | -11
-2x = -4 |:(-2 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 3 + 2 3 2

= 11 3 + 4 3

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
- 3 5 x + 3 5 y = 3 (I) x - 2 5 y = -2 (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 - 2 5 y = -2 |⋅ 5
5( x - 2 5 y) = -10
5x -2y = -10 | +2y
5x = -10 +2y |:5
x = -2 + 2 5 y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

- 3 5 · ( -2 + 2 5 y ) + 3 5 y = 3
- 6 25 y + 6 5 + 3 5 y = 3
9 25 y + 6 5 = 3 |⋅ 25
25( 9 25 y + 6 5 ) = 75
9y +30 = 75 | -30
9y = 45 |:9
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -2 + 2 5 5

= -2 +2

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 und y = 3 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 +9y = ?

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

4x +5y = 20 +15 = 35

8x +9y = 40 +27 = 67

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +5y = 35

8x +9y = 67

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x -4y = -3 (I) 6x +12y = 8 (II)

Lösung einblenden
-2x -4y = -3 (I) 6x +12y = 8 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -4y = -3
-4y -2x = -3 | +2x
-4y = -3 +2x |:(-4 )
y = 3 4 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 3 4 - 1 2 x ) (I) 6x +12y = 8 (II)

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

6x + 12 · ( 3 4 - 1 2 x ) = 8
6x -6x +9 = 8
9 = 8 | -9
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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 162 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 136 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 +5y = 162 (I) 4x +4y = 136 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +5y = 162
5y +3x = 162 | -3x
5y = 162 -3x |:5
y = 162 5 - 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 162 5 - 3 5 x ) (I) 4x +4y = 136 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 162 5 - 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 4 · ( 162 5 - 3 5 x ) = 136
4x - 12 5 x + 648 5 = 136
8 5 x + 648 5 = 136 |⋅ 5
5( 8 5 x + 648 5 ) = 680
8x +648 = 680 | -648
8x = 32 |:8
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 162 5 - 3 5 4

= 162 5 - 12 5

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (4|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30