Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme x so, dass (x|-4) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -4 in die Gleichung ein und erhält:

-2x +4( -4 ) = -4

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-2x +4( -4 ) = -4
-2x -16 = -4 | +16
-2x = 12 |:(-2 )
x = -6

Die Lösung ist somit: (-6|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -4y = 18 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-2)
denn -2⋅( - 5 ) -4( - 2 ) = 10 +8 = 18

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-9|0)
denn -2⋅( - 9 ) -40 = 18 +0 = 18

Oder : (-1|-4)
denn -2⋅( - 1 ) -4( - 4 ) = 2 +16 = 18

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

2y = -6 |:2
y = -3

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x + 2 · ( -3 ) = -4
x -6 = -4 | +6
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = 15 (I) 3x -4y = 5 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = 15 (I) 3x -4y = 5 (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:

-4x + y = 15
y -4x = 15 | +4x
y = 15 +4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 15 +4x ) (I) 3x -4y = 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 15 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( 15 +4x ) = 5
3x -60 -16x = 5
-13x -60 = 5 | +60
-13x = 65 |:(-13 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 15 +4( -5 )

= 15 -20

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +4y = -11 (I) -3x -2y = -11 (II)

Lösung einblenden
-5x +4y = -11 (I) -3x -2y = -11 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +4y = -11
4y -5x = -11 | +5x
4y = -11 +5x |:4
y = - 11 4 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 11 4 + 5 4 x ) (I) -3x -2y = -11 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 11 4 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -2 · ( - 11 4 + 5 4 x ) = -11
-3x + 11 2 - 5 2 x = -11
- 11 2 x + 11 2 = -11 |⋅ 2
2( - 11 2 x + 11 2 ) = -22
-11x +11 = -22 | -11
-11x = -33 |:(-11 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 11 4 + 5 4 3

= - 11 4 + 15 4

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (3|1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +4y = 2( -4x +9 )+7y (I)
-x +24 = -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:

-5x +4y = 2( -4x +9 )+7y (I)
-x +24 = -4y (II)
-5x +4y = -8x +18 +7y | + 8x -7y (I)
-x +24 = -4y | -24 +4y (II)
3x -3y = 18 (I) -x +4y = -24 (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 = -24 | -4y
-x = -24 -4y |:(-1 )
x = 24 +4y

Als neues LGS erhält man so:

3x -3y = 18 (I) x = ( 24 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 24 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 24 +4y ) -3y = 18
72 +12y -3y = 18
9y +72 = 18 | -72
9y = -54 |:9
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 24 +4( -6 )

= 24 -24

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-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.:

4x +5y = ?

1x -2y = ?

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

4x +5y = -8 +20 = 12

1x -2y = -2 -8 = -10

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +5y = 12

1x -2y = -10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x -y = -1 (I) 16x +4y = 6 (II)

Lösung einblenden
-4x -y = -1 (I) 16x +4y = 6 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 -4x ) (I) 16x +4y = 6 (II)

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

16x + 4 · ( 1 -4x ) = 6
16x +4 -16x = 6
4 = 6 | -4
0 = 2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

Carola war 6 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 765 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 4 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 420 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:

6x -3y = 765 (I) 4x -4y = 420 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x -3y = 765
-3y +6x = 765 | -6x
-3y = 765 -6x |:(-3 )
y = -255 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -255 +2x ) (I) 4x -4y = 420 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -255 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -4 · ( -255 +2x ) = 420
4x +1020 -8x = 420
-4x +1020 = 420 | -1020
-4x = -600 |:(-4 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -255 +2150

= -255 +300

= 45

also

y = 45

Die Lösung des LGS ist damit: (150|45)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 45