Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = -24 .

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

Lösung einblenden

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

4x + 4 = -24

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x + 4 = -24
4x +4 = -24 | -4
4x = -28 |:4
x = -7

Die Lösung ist somit: (-7|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +5y = 44 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|7)
denn 3⋅3 +57 = 9 +35 = 44

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|4)
denn 3⋅8 +54 = 24 +20 = 44

Oder : (-2|10)
denn 3⋅( - 2 ) +510 = -6 +50 = 44

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-y = 4 (I) -2x -2y = 12 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x -2 · ( -4 ) = 12
-2x +8 = 12 | -8
-2x = 4 |:(-2 )
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 +y = -16 (I) -x +3y = -8 (II)

Lösung einblenden
-3x +y = -16 (I) -x +3y = -8 (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 = -8 | -3y
-x = -8 -3y |:(-1 )
x = 8 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +y = -16 (I) x = ( 8 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 8 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( 8 +3y ) + y = -16
-24 -9y + y = -16
-8y -24 = -16 | +24
-8y = 8 |:(-8 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 8 +3( -1 )

= 8 -3

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -5y = -22 (I) 2x -2y = 2 (II)

Lösung einblenden
-4x -5y = -22 (I) 2x -2y = 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x -5y = -22
-5y -4x = -22 | +4x
-5y = -22 +4x |:(-5 )
y = 22 5 - 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 22 5 - 4 5 x ) (I) 2x -2y = 2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 22 5 - 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -2 · ( 22 5 - 4 5 x ) = 2
2x - 44 5 + 8 5 x = 2
18 5 x - 44 5 = 2 |⋅ 5
5( 18 5 x - 44 5 ) = 10
18x -44 = 10 | +44
18x = 54 |:18
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 22 5 - 4 5 3

= 22 5 - 12 5

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (3|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 4 x - 3 2 y = 15 2 (I) 2x - 1 2 y = 5 2 (II)

Lösung einblenden
3 4 x - 3 2 y = 15 2 (I) 2x - 1 2 y = 5 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3 4 x - 3 2 y = 15 2
- 3 2 y + 3 4 x = 15 2 |⋅ 4
4( - 3 2 y + 3 4 x) = 30
-6y +3x = 30 | -3x
-6y = 30 -3x |:(-6 )
y = -5 + 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 + 1 2 x ) (I) 2x - 1 2 y = 5 2 (II)

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

2x - 1 2 · ( -5 + 1 2 x ) = 5 2
2x + 5 2 - 1 4 x = 5 2
7 4 x + 5 2 = 5 2 |⋅ 4
4( 7 4 x + 5 2 ) = 10
7x +10 = 10 | -10
7x = 0 |:7
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 + 1 2 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 = 3 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.:

5x -1y = ?

6x -2y = ?

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

5x -1y = 15 -3 = 12

6x -2y = 18 -6 = 12

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x -1y = 12

6x -2y = 12

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Carola war 4 Stunden wandern. Danach hat sie 5 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 425 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 5 Stunden wandern und hat 2 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 680 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:

4x -5y = 425 (I) 5x -2y = 680 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x -5y = 425
-5y +4x = 425 | -4x
-5y = 425 -4x |:(-5 )
y = -85 + 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -85 + 4 5 x ) (I) 5x -2y = 680 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -85 + 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x -2 · ( -85 + 4 5 x ) = 680
5x +170 - 8 5 x = 680
17 5 x +170 = 680 |⋅ 5
5( 17 5 x +170 ) = 3400
17x +850 = 3400 | -850
17x = 2550 |:17
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -85 + 4 5 150

= -85 +120

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (150|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 35