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|0) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 0 in die Gleichung ein und erhält:

5x +50 = 0

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

5x +50 = 0
5x = 0 |:5
x = 0

Die Lösung ist somit: (0|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = 12 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|-4)
denn 4⋅4 +1( - 4 ) = 16 -4 = 12

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|-8)
denn 4⋅5 +1( - 8 ) = 20 -8 = 12

Oder : (3|0)
denn 4⋅3 +10 = 12 +0 = 12

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3y = -12 (I) -4x -y = 4 (II)

Lösung einblenden
-3y = -12 (I) -4x -y = 4 (II)

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

-3y = -12 |:(-3 )
y = 4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x -1 · 4 = 4
-4x -4 = 4 | +4
-4x = 8 |:(-4 )
x = -2

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: (-2|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( 2 +3y ) +3y = -6
6 +9y +3y = -6
12y +6 = -6 | -6
12y = -12 |:12
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 2 +3( -1 )

= 2 -3

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +3y = -13 (I) 2x -3y = 1 (II)

Lösung einblenden
x +3y = -13 (I) 2x -3y = 1 (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 +3y = -13 | -3y
x = -13 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -13 -3y ) (I) 2x -3y = 1 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -13 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( -13 -3y ) -3y = 1
-26 -6y -3y = 1
-9y -26 = 1 | +26
-9y = 27 |:(-9 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -13 -3( -3 )

= -13 +9

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

0 = 2( x -3 ) + y (I)
5 = -x +5 -2y (II)

Lösung einblenden

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

0 = 2( x -3 ) + y (I)
5 = -x +5 -2y (II)
0 = 2x -6 + y | -2x - y (I)
5 = -x +5 -2y | -5 + x +2y (II)
-2x -y = -6 (I) x +2y = 0 (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 +2y = 0 | -2y
x = -2y

Als neues LGS erhält man so:

-2x -y = -6 (I) x = -2 y (II)

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

-2 · ( -2y ) - y = -6
4y - y = -6
3y = -6 |:3
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -2( -2 )

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 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.:

-5x +4y = ?

-4x +2y = ?

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

-5x +4y = -25 -20 = -45

-4x +2y = -20 -10 = -30

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x +4y = -45

-4x +2y = -30

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4 · ( 2 -3y ) -12y = -9
-8 +12y -12y = -9
-8 = -9 | +8
0 = -1

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 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 179 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 109 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:

4x +7y = 179 (I) 9x +4y = 109 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +7y = 179
7y +4x = 179 | -4x
7y = 179 -4x |:7
y = 179 7 - 4 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 179 7 - 4 7 x ) (I) 9x +4y = 109 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 179 7 - 4 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 4 · ( 179 7 - 4 7 x ) = 109
9x + 716 7 - 16 7 x = 109
47 7 x + 716 7 = 109 |⋅ 7
7( 47 7 x + 716 7 ) = 763
47x +716 = 763 | -716
47x = 47 |:47
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 179 7 - 4 7 1

= 179 7 - 4 7

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (1|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25