Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

-5⋅2 -2y = -2

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-5⋅2 -2y = -2
-10 -2y = -2
-2y -10 = -2 | +10
-2y = 8 |:(-2 )
y = -4

Die Lösung ist somit: (2|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|-2)
denn -2⋅( - 4 ) +3⋅( - 2 ) = 8 -6 = 2

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-1|0)
denn -2⋅( - 1 ) +3⋅0 = 2 +0 = 2

Oder : (-7|-4)
denn -2⋅( - 7 ) +3⋅( - 4 ) = 14 -12 = 2

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +4y = -36 (I) -2y = 6 (II)

Lösung einblenden
-4x +4y = -36 (I) -2y = 6 (II)

Man erkennt, dass in der 2. 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:

-4x +4y = -36 (I) +y = -3 (II)

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

-4x + 4 · ( -3 ) = -36
-4x -12 = -36 | +12
-4x = -24 |:(-4 )
x = 6

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: (6|-3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -4y = 0 (I) x +3y = 15 (II)

Lösung einblenden
2x -4y = 0 (I) x +3y = 15 (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 = 15 | -3y
x = 15 -3y

Als neues LGS erhält man so:

2x -4y = 0 (I) x = ( 15 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 15 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( 15 -3y ) -4y = 0
30 -6y -4y = 0
-10y +30 = 0 | -30
-10y = -30 |:(-10 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 15 -3⋅3

= 15 -9

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -y = -9 (I) -2x -4y = -24 (II)

Lösung einblenden
-x -y = -9 (I) -2x -4y = -24 (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:

-x - y = -9
-y - x = -9 | + x
-y = -9 + x |:(-1 )
y = 9 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 9 - x ) (I) -2x -4y = -24 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 9 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x -4 · ( 9 - x ) = -24
-2x -36 +4x = -24
2x -36 = -24 | +36
2x = 12 |:2
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 - 6

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (6|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

0 = -4x -5 - y (I)
-2x = 4( 5 + y) (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 = -4x -5 - y (I)
-2x = 4( 5 + y) (II)
0 = -4x -5 - y | + 4x + y (I)
-2x = 20 +4y | -4y (II)
4x +y = -5 (I) -2x -4y = 20 (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 = -5
y +4x = -5 | -4x
y = -5 -4x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x -4 · ( -5 -4x ) = 20
-2x +20 +16x = 20
14x +20 = 20 | -20
14x = 0 |:14
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 -4⋅0

= -5 +0

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 und y = -3 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 +1y = ?

-5x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 4 und y = -3 einsetzen und ausrechnen:

-2x +1y = -8 -3 = -11

-5x +6y = -20 -18 = -38

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +1y = -11

-5x +6y = -38

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( -1 -4y ) +12y = -3
-3 -12y +12y = -3
-3 = -3 | +3
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 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 137 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 74 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 +5y = 137 (I) 8x +2y = 74 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +5y = 137
5y +4x = 137 | -4x
5y = 137 -4x |:5
y = 137 5 - 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 137 5 - 4 5 x ) (I) 8x +2y = 74 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 137 5 - 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 2 · ( 137 5 - 4 5 x ) = 74
8x + 274 5 - 8 5 x = 74
32 5 x + 274 5 = 74 |⋅ 5
5( 32 5 x + 274 5 ) = 370
32x +274 = 370 | -274
32x = 96 |:32
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 137 5 - 4 5 ⋅3

= 137 5 - 12 5

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (3|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25