Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x + y = 9 .

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

Lösung einblenden

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

-2x + 7 = 9

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-2x + 7 = 9
-2x +7 = 9 | -7
-2x = 2 |:(-2 )
x = -1

Die Lösung ist somit: (-1|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x -3y = 24 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-3)
denn -3⋅( - 5 ) -3( - 3 ) = 15 +9 = 24

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-8|0)
denn -3⋅( - 8 ) -30 = 24 +0 = 24

Oder : (-2|-6)
denn -3⋅( - 2 ) -3( - 6 ) = 6 +18 = 24

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-4x = -12 (I) 2x -2y = -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 = -12 |:(-4 )
x = 3

Als neues LGS erhält man so:

x = 3 (I) 2x -2y = -4 (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 = -4
6 -2y = -4
-2y +6 = -4 | -6
-2y = -10 |:(-2 )
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:

x -2y = -9 (I) -x -2y = 1 (II)

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

Als neues LGS erhält man so:

x -2y = -9 (I) x = ( -1 -2y ) (II)

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

1 · ( -1 -2y ) -2y = -9
-2y -1 -2y = -9
-4y -1 = -9 | +1
-4y = -8 |:(-4 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -1 -22

= -1 -4

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -y = 20 (I) 3x +2y = -25 (II)

Lösung einblenden
-3x -y = 20 (I) 3x +2y = -25 (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 = 20
-y -3x = 20 | +3x
-y = 20 +3x |:(-1 )
y = -20 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -20 -3x ) (I) 3x +2y = -25 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -20 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 2 · ( -20 -3x ) = -25
3x -6x -40 = -25
-3x -40 = -25 | +40
-3x = 15 |:(-3 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -20 -3( -5 )

= -20 +15

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 5 x - 1 2 y = 4 5 (I) 2 3 x +2y = - 10 3 (II)

Lösung einblenden
- 1 5 x - 1 2 y = 4 5 (I) 2 3 x +2y = - 10 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 1 5 x - 1 2 y = 4 5
- 1 2 y - 1 5 x = 4 5 |⋅ 10
10( - 1 2 y - 1 5 x) = 8
-5y -2x = 8 | +2x
-5y = 8 +2x |:(-5 )
y = - 8 5 - 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 8 5 - 2 5 x ) (I) 2 3 x +2y = - 10 3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 8 5 - 2 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2 3 x + 2 · ( - 8 5 - 2 5 x ) = - 10 3
2 3 x - 4 5 x - 16 5 = - 10 3
- 2 15 x - 16 5 = - 10 3 |⋅ 15
15( - 2 15 x - 16 5 ) = -50
-2x -48 = -50 | +48
-2x = -2 |:(-2 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 8 5 - 2 5 1

= - 8 5 - 2 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 = 5 und y = 5 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 +5y = ?

1x -1y = ?

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

5x +5y = 25 +25 = 50

1x -1y = 5 -5 = 0

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +5y = 50

1x -1y = 0

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

2x -4y = -3 (I) -6x +12y = 7 (II)

Lösung einblenden
2x -4y = -3 (I) -6x +12y = 7 (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 = 7 (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 ) = 7
-6x +6x +9 = 7
9 = 7 | -9
0 = -2

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 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 216 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 159 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 +7y = 216 (I) 3x +5y = 159 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +7y = 216
7y +2x = 216 | -2x
7y = 216 -2x |:7
y = 216 7 - 2 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 216 7 - 2 7 x ) (I) 3x +5y = 159 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 216 7 - 2 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 5 · ( 216 7 - 2 7 x ) = 159
3x - 10 7 x + 1080 7 = 159
11 7 x + 1080 7 = 159 |⋅ 7
7( 11 7 x + 1080 7 ) = 1113
11x +1080 = 1113 | -1080
11x = 33 |:11
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 216 7 - 2 7 3

= 216 7 - 6 7

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (3|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30