Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -5y = -45 .

Bestimme y so, dass (6|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 6 in die Gleichung ein und erhält:

-56 -5y = -45

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-56 -5y = -45
-30 -5y = -45
-5y -30 = -45 | +30
-5y = -15 |:(-5 )
y = 3

Die Lösung ist somit: (6|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -4y = 48 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-7|-5)
denn -4⋅( - 7 ) -4( - 5 ) = 28 +20 = 48

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-11|-1)
denn -4⋅( - 11 ) -4( - 1 ) = 44 +4 = 48

Oder : (-3|-9)
denn -4⋅( - 3 ) -4( - 9 ) = 12 +36 = 48

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( -4 ) +4y = 4
-12 +4y = 4
4y -12 = 4 | +12
4y = 16 |:4
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 = -12 (I) -x -3y = 20 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -12 (I) -x -3y = 20 (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 = 20 | +3y
-x = 20 +3y |:(-1 )
x = -20 -3y

Als neues LGS erhält man so:

3x +y = -12 (I) x = ( -20 -3y ) (II)

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

3 · ( -20 -3y ) + y = -12
-60 -9y + y = -12
-8y -60 = -12 | +60
-8y = 48 |:(-8 )
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -20 -3( -6 )

= -20 +18

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +2y = -13 (I) -5x -3y = 30 (II)

Lösung einblenden
x +2y = -13 (I) -5x -3y = 30 (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 = -13 | -2y
x = -13 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -13 -2y ) (I) -5x -3y = 30 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -13 -2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( -13 -2y ) -3y = 30
65 +10y -3y = 30
7y +65 = 30 | -65
7y = -35 |:7
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -13 -2( -5 )

= -13 +10

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( x - y) = -16 (I)
4 = 4( x +5 )+4y (II)

Lösung einblenden

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

2( x - y) = -16 (I)
4 = 4( x +5 )+4y (II)
2x -2y = -16 (I)
4 = 4x +20 +4y | -4 -4x -4y (II)
2x -2y = -16 (I) -4x -4y = 16 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -2y = -16
-2y +2x = -16 | -2x
-2y = -16 -2x |:(-2 )
y = 8 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 8 + x ) (I) -4x -4y = 16 (II)

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

-4x -4 · ( 8 + x ) = 16
-4x -32 -4x = 16
-8x -32 = 16 | +32
-8x = 48 |:(-8 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 8 -6

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 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.:

-3x +2y = ?

-4x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 4 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

-3x +2y = -12 +10 = -2

-4x +6y = -16 +30 = 14

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +2y = -2

-4x +6y = 14

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -2y = 3 (I) -4x +8y = -12 (II)

Lösung einblenden
x -2y = 3 (I) -4x +8y = -12 (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

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 3 +2y ) (I) -4x +8y = -12 (II)

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

-4 · ( 3 +2y ) +8y = -12
-12 -8y +8y = -12
-12 = -12 | +12
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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 186 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 92 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 +9y = 186 (I) 6x +4y = 92 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +9y = 186
9y +3x = 186 | -3x
9y = 186 -3x |:9
y = 62 3 - 1 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 62 3 - 1 3 x ) (I) 6x +4y = 92 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 62 3 - 1 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 4 · ( 62 3 - 1 3 x ) = 92
6x + 248 3 - 4 3 x = 92
14 3 x + 248 3 = 92 |⋅ 3
3( 14 3 x + 248 3 ) = 276
14x +248 = 276 | -248
14x = 28 |:14
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 62 3 - 1 3 2

= 62 3 - 2 3

= 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