Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +4y = 30 .

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 ) +4y = 30

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-( -2 ) +4y = 30
2 +4y = 30
4y +2 = 30 | -2
4y = 28 |:4
y = 7

Die Lösung ist somit: (-2|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x + y = -1 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|4)
denn 1⋅( - 5 ) +14 = -5 +4 = -1

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|3)
denn 1⋅( - 4 ) +13 = -4 +3 = -1

Oder : (-6|5)
denn 1⋅( - 6 ) +15 = -6 +5 = -1

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -4y = 32 (I) 4x = 16 (II)

Lösung einblenden
2x -4y = 32 (I) 4x = 16 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

4x = 16 |:4
x = 4

Als neues LGS erhält man so:

2x -4y = 32 (I) x = 4 (II)

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

2 · 4 -4y = 32
8 -4y = 32
-4y +8 = 32 | -8
-4y = 24 |:(-4 )
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = 5 (I) 4x +3y = 9 (II)

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

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 5 +2y ) (I) 4x +3y = 9 (II)

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

4 · ( 5 +2y ) +3y = 9
20 +8y +3y = 9
11y +20 = 9 | -20
11y = -11 |:11
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 5 +2( -1 )

= 5 -2

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +3y = 14 (I) -3x +y = 0 (II)

Lösung einblenden
-2x +3y = 14 (I) -3x +y = 0 (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:

-3x + y = 0
y -3x = 0 | +3x
y = 3x

Als neues LGS erhält man so:

-2x +3y = 14 (I) +y = 3 x (II)

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

-2x + 3 · 3x = 14
-2x +9x = 14
7x = 14 |:7
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 32

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (2|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3( -x + y) -8 = 5y (I)
4( x +3 ) = -3y (II)

Lösung einblenden

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

3( -x + y) -8 = 5y (I)
4( x +3 ) = -3y (II)
-3x -8 +3y = 5y | + 8 -5y (I)
4x +12 = -3y | -12 +3y (II)
-3x -2y = 8 (I) 4x +3y = -12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x -2y = 8
-2y -3x = 8 | +3x
-2y = 8 +3x |:(-2 )
y = -4 - 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x + 3 · ( -4 - 3 2 x ) = -12
4x -12 - 9 2 x = -12
- 1 2 x -12 = -12 |⋅ 2
2( - 1 2 x -12 ) = -24
-x -24 = -24 | +24
-x = 0 |:(-1 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 - 3 2 ( 0 )

= -4 +0

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-4)

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.:

-3x +2y = ?

-2x +4y = ?

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

-3x +2y = 15 -10 = 5

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

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +2y = 5

-2x +4y = -10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +3y = -2
3y +2x = -2 | -2x
3y = -2 -2x |:3
y = - 2 3 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x -6 · ( - 2 3 - 2 3 x ) = 4
-4x +4 +4x = 4
4 = 4 | -4
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 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 202 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 9 Halogenleuchten zusammen 198 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 +8y = 202 (I) 3x +9y = 198 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +8y = 202
8y +7x = 202 | -7x
8y = 202 -7x |:8
y = 101 4 - 7 8 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 101 4 - 7 8 x ) (I) 3x +9y = 198 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 101 4 - 7 8 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 9 · ( 101 4 - 7 8 x ) = 198
3x + 909 4 - 63 8 x = 198
- 39 8 x + 909 4 = 198 |⋅ 8
8( - 39 8 x + 909 4 ) = 1584
-39x +1818 = 1584 | -1818
-39x = -234 |:(-39 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 101 4 - 7 8 6

= 101 4 - 21 4

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (6|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20