Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (-2|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -2 in die Gleichung ein und erhält:

-2⋅( -2 ) + y = 8

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2⋅( -2 ) + y = 8
4 + y = 8
y +4 = 8 | -4
y = 4

Die Lösung ist somit: (-2|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -3y = 22 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-2|-6)
denn -2⋅( - 2 ) -3⋅( - 6 ) = 4 +18 = 22

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-5|-4)
denn -2⋅( - 5 ) -3⋅( - 4 ) = 10 +12 = 22

Oder : (1|-8)
denn -2⋅1 -3⋅( - 8 ) = -2 +24 = 22

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -20 (I) -x +4y = 24 (II)

Lösung einblenden
-4y = -20 (I) -x +4y = 24 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein x mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach y umstellen:

-4y = -20 |:(-4 )
y = 5

Als neues LGS erhält man so:

+y = 5 (I) -x +4y = 24 (II)

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

-x + 4 · 5 = 24
-x +20 = 24 | -20
-x = 4 |:(-1 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -4y = -19 (I) -2x -3y = -6 (II)

Lösung einblenden
x -4y = -19 (I) -2x -3y = -6 (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 -4y = -19 | +4y
x = -19 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -19 +4y ) (I) -2x -3y = -6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -19 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( -19 +4y ) -3y = -6
38 -8y -3y = -6
-11y +38 = -6 | -38
-11y = -44 |:(-11 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -19 +4⋅4

= -19 +16

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +2y = 4 (I) 5x +4y = -22 (II)

Lösung einblenden
-5x +2y = 4 (I) 5x +4y = -22 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +2y = 4
2y -5x = 4 | +5x
2y = 4 +5x |:2
y = 2 + 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 2 + 5 2 x ) (I) 5x +4y = -22 (II)

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

5x + 4 · ( 2 + 5 2 x ) = -22
5x +8 +10x = -22
15x +8 = -22 | -8
15x = -30 |:15
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 + 5 2 ⋅( -2 )

= 2 -5

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 2 x - 3 5 y = - 21 10 (I) 1 5 x -y = - 4 5 (II)

Lösung einblenden
- 3 2 x - 3 5 y = - 21 10 (I) 1 5 x -y = - 4 5 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

- 3 2 x - 3 5 y = - 21 10 (I) +y = ( 4 5 + 1 5 x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 4 5 + 1 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 3 2 x - 3 5 · ( 4 5 + 1 5 x ) = - 21 10
- 3 2 x - 12 25 - 3 25 x = - 21 10
- 81 50 x - 12 25 = - 21 10 |⋅ 50
50( - 81 50 x - 12 25 ) = -105
-81x -24 = -105 | +24
-81x = -81 |:(-81 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 5 + 1 5 ⋅1

= 4 5 + 1 5

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 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 +5y = ?

5x +8y = ?

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

4x +5y = 8 -10 = -2

5x +8y = 10 -16 = -6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +5y = -2

5x +8y = -6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-12x -9y = -6 (I) 4x +3y = 2 (II)

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-12x -9y = -6
-9y -12x = -6 | +12x
-9y = -6 +12x |:(-9 )
y = 2 3 - 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x + 3 · ( 2 3 - 4 3 x ) = 2
4x +2 -4x = 2
2 = 2 | -2
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:

In einem Raum brennen 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 101 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 67 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:

7x +4y = 101 (I) 9x +2y = 67 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +4y = 101
4y +7x = 101 | -7x
4y = 101 -7x |:4
y = 101 4 - 7 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 101 4 - 7 4 x ) (I) 9x +2y = 67 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 101 4 - 7 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 2 · ( 101 4 - 7 4 x ) = 67
9x + 101 2 - 7 2 x = 67
11 2 x + 101 2 = 67 |⋅ 2
2( 11 2 x + 101 2 ) = 134
11x +101 = 134 | -101
11x = 33 |:11
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 101 4 - 7 4 ⋅3

= 101 4 - 21 4

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (3|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20