Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +5y = 0.

Bestimme x so, dass (x|5) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 5 in die Gleichung ein und erhält:

-5x +55 = 0

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-5x +55 = 0
-5x +25 = 0 | -25
-5x = -25 |:(-5 )
x = 5

Die Lösung ist somit: (5|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -3y = 21 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|1)
denn 4⋅6 -31 = 24 -3 = 21

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|-3)
denn 4⋅3 -3( - 3 ) = 12 +9 = 21

Oder : (9|5)
denn 4⋅9 -35 = 36 -15 = 21

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x = -16 (I) -x +3y = 16 (II)

Lösung einblenden
4x = -16 (I) -x +3y = 16 (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 = -16 |:4
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

x = -4 (I) -x +3y = 16 (II)

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

-1 · ( -4 ) +3y = 16
4 +3y = 16
3y +4 = 16 | -4
3y = 12 |:3
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = 20 (I) -4x +3y = -5 (II)

Lösung einblenden
3x +y = 20 (I) -4x +3y = -5 (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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 20 -3x ) (I) -4x +3y = -5 (II)

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

-4x + 3 · ( 20 -3x ) = -5
-4x -9x +60 = -5
-13x +60 = -5 | -60
-13x = -65 |:(-13 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 20 -35

= 20 -15

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +2y = 14 (I) x -5y = -28 (II)

Lösung einblenden
x +2y = 14 (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

Als neues LGS erhält man so:

x +2y = 14 (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:

1 · ( -28 +5y ) +2y = 14
5y -28 +2y = 14
7y -28 = 14 | +28
7y = 42 |:7
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -28 +56

= -28 +30

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 2 3 x + 2 5 y = - 14 15 (I) - 3 4 x +3y = 57 4 (II)

Lösung einblenden
- 2 3 x + 2 5 y = - 14 15 (I) - 3 4 x +3y = 57 4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 2 3 x + 2 5 y = - 14 15
2 5 y - 2 3 x = - 14 15 |⋅ 15
15( 2 5 y - 2 3 x) = -14
6y -10x = -14 | +10x
6y = -14 +10x |:6
y = - 7 3 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 7 3 + 5 3 x ) (I) - 3 4 x +3y = 57 4 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 7 3 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 3 4 x + 3 · ( - 7 3 + 5 3 x ) = 57 4
- 3 4 x +5x -7 = 57 4
17 4 x -7 = 57 4 |⋅ 4
4( 17 4 x -7 ) = 57
17x -28 = 57 | +28
17x = 85 |:17
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 7 3 + 5 3 5

= - 7 3 + 25 3

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (5|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

4x -5y = ?

2x -5y = ?

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

4x -5y = -12 +25 = 13

2x -5y = -6 +25 = 19

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x -5y = 13

2x -5y = 19

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x +3y = -20 (I) 3x -y = 16 (II)

Lösung einblenden
-2x +3y = -20 (I) 3x -y = 16 (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 = 16
-y +3x = 16 | -3x
-y = 16 -3x |:(-1 )
y = -16 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-2x +3y = -20 (I) +y = ( -16 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -16 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 3 · ( -16 +3x ) = -20
-2x +9x -48 = -20
7x -48 = -20 | +48
7x = 28 |:7
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -16 +34

= -16 +12

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-4)

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 283 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 286 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 +7y = 283 (I) 6x +7y = 286 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +7y = 283
7y +3x = 283 | -3x
7y = 283 -3x |:7
y = 283 7 - 3 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 283 7 - 3 7 x ) (I) 6x +7y = 286 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 283 7 - 3 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 7 · ( 283 7 - 3 7 x ) = 286
6x -3x +283 = 286
3x +283 = 286 | -283
3x = 3 |:3
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 283 7 - 3 7 1

= 283 7 - 3 7

= 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