Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -4y = 38 .

Bestimme y so, dass (-7|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -7 in die Gleichung ein und erhält:

-2( -7 ) -4y = 38

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2( -7 ) -4y = 38
14 -4y = 38
-4y +14 = 38 | -14
-4y = 24 |:(-4 )
y = -6

Die Lösung ist somit: (-7|-6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|1)
denn 2⋅( - 6 ) +21 = -12 +2 = -10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|-1)
denn 2⋅( - 4 ) +2( - 1 ) = -8 -2 = -10

Oder : (-8|3)
denn 2⋅( - 8 ) +23 = -16 +6 = -10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( -3 ) -2y = -2
6 -2y = -2
-2y +6 = -2 | -6
-2y = -8 |:(-2 )
y = 4

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|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +2y = -12 (I) 4x +2y = -18 (II)

Lösung einblenden
x +2y = -12 (I) 4x +2y = -18 (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 +2y = -12 | -2y
x = -12 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -12 -2y ) (I) 4x +2y = -18 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -12 -2x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -12 -2y ) +2y = -18
-8y -48 +2y = -18
-6y -48 = -18 | +48
-6y = 30 |:(-6 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -12 -2( -5 )

= -12 +10

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -3y = -14 (I) 3x +3y = 15 (II)

Lösung einblenden
-2x -3y = -14 (I) 3x +3y = 15 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -3y = -14
-3y -2x = -14 | +2x
-3y = -14 +2x |:(-3 )
y = 14 3 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 14 3 - 2 3 x ) (I) 3x +3y = 15 (II)

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

3x + 3 · ( 14 3 - 2 3 x ) = 15
3x -2x +14 = 15
x +14 = 15 | -14
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 14 3 - 2 3 1

= 14 3 - 2 3

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 5 x +y = - 33 5 (I) x - 1 4 y = - 21 4 (II)

Lösung einblenden
3 5 x +y = - 33 5 (I) x - 1 4 y = - 21 4 (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 - 1 4 y = - 21 4 |⋅ 4
4( x - 1 4 y) = -21
4x - y = -21 | + y
4x = -21 + y |:4
x = - 21 4 + 1 4 y

Als neues LGS erhält man so:

3 5 x +y = - 33 5 (I) x = ( - 21 4 + 1 4 y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( - 21 4 + 1 4 x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 5 · ( - 21 4 + 1 4 y ) + y = - 33 5
3 20 y - 63 20 + y = - 33 5
23 20 y - 63 20 = - 33 5 |⋅ 20
20( 23 20 y - 63 20 ) = -132
23y -63 = -132 | +63
23y = -69 |:23
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = - 21 4 + 1 4 ( -3 )

= - 21 4 - 3 4

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

5x +1y = ?

4x +4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

5x +1y = 15 +1 = 16

4x +4y = 12 +4 = 16

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +1y = 16

4x +4y = 16

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
-x -2y = -3 (I) 3x +6y = 9 (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 -2y = -3 | +2y
-x = -3 +2y |:(-1 )
x = 3 -2y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( 3 -2y ) +6y = 9
-6y +9 +6y = 9
9 = 9 | -9
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von y gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 286 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 97 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:

2x +8y = 286 (I) 9x +2y = 97 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +8y = 286
8y +2x = 286 | -2x
8y = 286 -2x |:8
y = 143 4 - 1 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 143 4 - 1 4 x ) (I) 9x +2y = 97 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 143 4 - 1 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 2 · ( 143 4 - 1 4 x ) = 97
9x - 1 2 x + 143 2 = 97
17 2 x + 143 2 = 97 |⋅ 2
2( 17 2 x + 143 2 ) = 194
17x +143 = 194 | -143
17x = 51 |:17
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 143 4 - 1 4 3

= 143 4 - 3 4

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (3|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35