Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +2y = 8 .

Bestimme y so, dass (1|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 1 in die Gleichung ein und erhält:

-41 +2y = 8

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-41 +2y = 8
-4 +2y = 8
2y -4 = 8 | +4
2y = 12 |:2
y = 6

Die Lösung ist somit: (1|6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +5y = 11 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|2)
denn -1⋅( - 1 ) +52 = 1 +10 = 11

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (4|3)
denn -1⋅4 +53 = -4 +15 = 11

Oder : (-6|1)
denn -1⋅( - 6 ) +51 = 6 +5 = 11

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x -y = -1 (I) -2x = -2 (II)

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

-2x = -2 |:(-2 )
x = 1

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
4x +4y = 4 (I) x -3y = 21 (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 -3y = 21 | +3y
x = 21 +3y

Als neues LGS erhält man so:

4x +4y = 4 (I) x = ( 21 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 21 +3x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 21 +3y ) +4y = 4
12y +84 +4y = 4
16y +84 = 4 | -84
16y = -80 |:16
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 21 +3( -5 )

= 21 -15

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -4y = -29 (I) -x +5y = 28 (II)

Lösung einblenden
3x -4y = -29 (I) -x +5y = 28 (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 +5y = 28 | -5y
-x = 28 -5y |:(-1 )
x = -28 +5y

Als neues LGS erhält man so:

3x -4y = -29 (I) x = ( -28 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -28 +5x ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( -28 +5y ) -4y = -29
15y -84 -4y = -29
11y -84 = -29 | +84
11y = 55 |:11
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -28 +55

= -28 +25

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

28 = 4( x - y) (I)
x -1 + y = 0 (II)

Lösung einblenden

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

28 = 4( x - y) (I)
x -1 + y = 0 (II)
28 = 4x -4y | -28 -4x +4y (I)
x -1 + y = 0 | + 1 (II)
-4x +4y = -28 (I) x +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:

x + y = 1
y + x = 1 | - x
y = 1 - x

Als neues LGS erhält man so:

-4x +4y = -28 (I) +y = ( 1 - x ) (II)

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

-4x + 4 · ( 1 - x ) = -28
-4x -4x +4 = -28
-8x +4 = -28 | -4
-8x = -32 |:(-8 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 - 4

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-3)

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 -1y = ?

5x -3y = ?

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

4x -1y = -12 -2 = -14

5x -3y = -15 -6 = -21

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x -1y = -14

5x -3y = -21

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

9x -9y = -3 (I) -3x +3y = 1 (II)

Lösung einblenden
9x -9y = -3 (I) -3x +3y = 1 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

9x -9y = -3
-9y +9x = -3 | -9x
-9y = -3 -9x |:(-9 )
y = 1 3 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x + 3 · ( 1 3 + x ) = 1
-3x +3x +1 = 1
1 = 1 | -1
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:

Carola war 7 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 885 kcal Energie verbraucht hätte.
Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 175 kcal berechnete.
Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

7x -3y = 885 (I) 3x -5y = 175 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x -3y = 885
-3y +7x = 885 | -7x
-3y = 885 -7x |:(-3 )
y = -295 + 7 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -295 + 7 3 x ) (I) 3x -5y = 175 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -295 + 7 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -5 · ( -295 + 7 3 x ) = 175
3x - 35 3 x +1475 = 175
- 26 3 x +1475 = 175 |⋅ 3
3( - 26 3 x +1475 ) = 525
-26x +4425 = 525 | -4425
-26x = -3900 |:(-26 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -295 + 7 3 150

= -295 +350

= 55

also

y = 55

Die Lösung des LGS ist damit: (150|55)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 55