Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = 28 .

Bestimme y so, dass (7|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 7 in die Gleichung ein und erhält:

47 + y = 28

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

47 + y = 28
28 + y = 28
y +28 = 28 | -28
y = 0

Die Lösung ist somit: (7|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +2y = 20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|6)
denn 4⋅2 +26 = 8 +12 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (4|2)
denn 4⋅4 +22 = 16 +4 = 20

Oder : (0|10)
denn 4⋅0 +210 = 0 +20 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+3y = 18 (I) 3x +2y = -3 (II)

Lösung einblenden
+3y = 18 (I) 3x +2y = -3 (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 = 18 |:3
y = 6

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch 6 ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 2 · 6 = -3
3x +12 = -3 | -12
3x = -15 |:3
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +3y = -11 (I) x -4y = 10 (II)

Lösung einblenden
x +3y = -11 (I) x -4y = 10 (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 -4y = 10 | +4y
x = 10 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x +3y = -11 (I) x = ( 10 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 10 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 · ( 10 +4y ) +3y = -11
10 +4y +3y = -11
7y +10 = -11 | -10
7y = -21 |:7
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 10 +4( -3 )

= 10 -12

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +3y = -21 (I) 4x +4y = -24 (II)

Lösung einblenden
4x +3y = -21 (I) 4x +4y = -24 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +3y = -21
3y +4x = -21 | -4x
3y = -21 -4x |:3
y = -7 - 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -7 - 4 3 x ) (I) 4x +4y = -24 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -7 - 4 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 4 · ( -7 - 4 3 x ) = -24
4x -28 - 16 3 x = -24
- 4 3 x -28 = -24 |⋅ 3
3( - 4 3 x -28 ) = -72
-4x -84 = -72 | +84
-4x = 12 |:(-4 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -7 - 4 3 ( -3 )

= -7 +4

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 2 x + 3 5 y = - 36 5 (I) - 2 5 x -2y = - 18 5 (II)

Lösung einblenden
3 2 x + 3 5 y = - 36 5 (I) - 2 5 x -2y = - 18 5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3 2 x + 3 5 y = - 36 5
3 5 y + 3 2 x = - 36 5 |⋅ 10
10( 3 5 y + 3 2 x) = -72
6y +15x = -72 | -15x
6y = -72 -15x |:6
y = -12 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -12 - 5 2 x ) (I) - 2 5 x -2y = - 18 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -12 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 2 5 x -2 · ( -12 - 5 2 x ) = - 18 5
- 2 5 x +24 +5x = - 18 5
23 5 x +24 = - 18 5 |⋅ 5
5( 23 5 x +24 ) = -18
23x +120 = -18 | -120
23x = -138 |:23
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -12 - 5 2 ( -6 )

= -12 +15

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 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.:

2x +3y = ?

-2x -4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -2 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

2x +3y = -4 +15 = 11

-2x -4y = 4 -20 = -16

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x +3y = 11

-2x -4y = -16

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x -4y = -1 (I) 12x +12y = 3 (II)

Lösung einblenden
-4x -4y = -1 (I) 12x +12y = 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 4 - x ) (I) 12x +12y = 3 (II)

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

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

Carola war 5 Stunden wandern. Danach hat sie 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 590 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 5 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 550 kcal berechnete. Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

5x -4y = 590 (I) 5x -5y = 550 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 590
-4y +5x = 590 | -5x
-4y = 590 -5x |:(-4 )
y = - 295 2 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 295 2 + 5 4 x ) (I) 5x -5y = 550 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 295 2 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x -5 · ( - 295 2 + 5 4 x ) = 550
5x + 1475 2 - 25 4 x = 550
- 5 4 x + 1475 2 = 550 |⋅ 4
4( - 5 4 x + 1475 2 ) = 2200
-5x +2950 = 2200 | -2950
-5x = -750 |:(-5 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 295 2 + 5 4 150

= - 295 2 + 375 2

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (150|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 40