Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +4y = -44 .

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

Lösung einblenden

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

4x +4( -5 ) = -44

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x +4( -5 ) = -44
4x -20 = -44 | +20
4x = -24 |:4
x = -6

Die Lösung ist somit: (-6|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x - y = -13 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (7|6)
denn -1⋅7 -16 = -7 -6 = -13

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|7)
denn -1⋅6 -17 = -6 -7 = -13

Oder : (8|5)
denn -1⋅8 -15 = -8 -5 = -13

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+y = 4 (I) -3x +3y = 0 (II)

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung ja schon das y gegeben ist.

y = 4


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

-3x + 3 · 4 = 0
-3x +12 = 0 | -12
-3x = -12 |:(-3 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (4|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
3x +y = 11 (I) -2x -2y = -2 (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 = 11
y +3x = 11 | -3x
y = 11 -3x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x -2 · ( 11 -3x ) = -2
-2x +6x -22 = -2
4x -22 = -2 | +22
4x = 20 |:4
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 -35

= 11 -15

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -21 (I) 2x -y = 12 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -21 (I) 2x -y = 12 (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:

2x - y = 12
-y +2x = 12 | -2x
-y = 12 -2x |:(-1 )
y = -12 +2x

Als neues LGS erhält man so:

x +4y = -21 (I) +y = ( -12 +2x ) (II)

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

x + 4 · ( -12 +2x ) = -21
x +8x -48 = -21
9x -48 = -21 | +48
9x = 27 |:9
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -12 +23

= -12 +6

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 2 x - 3 2 y = - 15 2 (I) - 3 4 x -y = - 21 4 (II)

Lösung einblenden
- 3 2 x - 3 2 y = - 15 2 (I) - 3 4 x -y = - 21 4 (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:

- 3 4 x - y = - 21 4
-y - 3 4 x = - 21 4 |⋅ 4
4( -y - 3 4 x) = -21
-4y -3x = -21 | +3x
-4y = -21 +3x |:(-4 )
y = 21 4 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

- 3 2 x - 3 2 y = - 15 2 (I) +y = ( 21 4 - 3 4 x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 21 4 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 3 2 x - 3 2 · ( 21 4 - 3 4 x ) = - 15 2
- 3 2 x + 9 8 x - 63 8 = - 15 2
- 3 8 x - 63 8 = - 15 2 |⋅ 8
8( - 3 8 x - 63 8 ) = -60
-3x -63 = -60 | +63
-3x = 3 |:(-3 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 21 4 - 3 4 ( -1 )

= 21 4 + 3 4

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = 4 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

-1x +2y = ?

2x -2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

-1x +2y = -2 +8 = 6

2x -2y = 4 -8 = -4

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +2y = 6

2x -2y = -4

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +2y = 1 (I) 9x -6y = 0 (II)

Lösung einblenden
-3x +2y = 1 (I) 9x -6y = 0 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +2y = 1
2y -3x = 1 | +3x
2y = 1 +3x |:2
y = 1 2 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 2 + 3 2 x ) (I) 9x -6y = 0 (II)

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

9x -6 · ( 1 2 + 3 2 x ) = 0
9x -9x -3 = 0
-3 = 0 | +3
0 = 3

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 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 104 Watt.
In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 8 Halogenleuchten zusammen 166 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 +5y = 104 (I) 3x +8y = 166 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +5y = 104
5y +2x = 104 | -2x
5y = 104 -2x |:5
y = 104 5 - 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 104 5 - 2 5 x ) (I) 3x +8y = 166 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 104 5 - 2 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 8 · ( 104 5 - 2 5 x ) = 166
3x - 16 5 x + 832 5 = 166
- 1 5 x + 832 5 = 166 |⋅ 5
5( - 1 5 x + 832 5 ) = 830
-x +832 = 830 | -832
-x = -2 |:(-1 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 104 5 - 2 5 2

= 104 5 - 4 5

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (2|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20