Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x + y = -6 .

Bestimme y so, dass (-1|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -1 in die Gleichung ein und erhält:

5( -1 ) + y = -6

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

5( -1 ) + y = -6
-5 + y = -6
y -5 = -6 | +5
y = -1

Die Lösung ist somit: (-1|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +5y = 10 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-1)
denn -3⋅( - 5 ) +5( - 1 ) = 15 -5 = 10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|2)
denn -3⋅0 +52 = 0 +10 = 10

Oder : (-10|-4)
denn -3⋅( - 10 ) +5( - 4 ) = 30 -20 = 10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = -7 (I) -2y = 2 (II)

Lösung einblenden
2x +y = -7 (I) -2y = 2 (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 = 2 |:(-2 )
y = -1

Als neues LGS erhält man so:

2x +y = -7 (I) +y = -1 (II)

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

2x + 1 · ( -1 ) = -7
2x -1 = -7 | +1
2x = -6 |:2
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -3y = 8 (I) -3x +y = 9 (II)

Lösung einblenden
2x -3y = 8 (I) -3x +y = 9 (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 = 9
y -3x = 9 | +3x
y = 9 +3x

Als neues LGS erhält man so:

2x -3y = 8 (I) +y = ( 9 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 9 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -3 · ( 9 +3x ) = 8
2x -27 -9x = 8
-7x -27 = 8 | +27
-7x = 35 |:(-7 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 +3( -5 )

= 9 -15

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -25 (I) -3x -4y = 35 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -25 (I) -3x -4y = 35 (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 = -25 | -4y
x = -25 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -25 -4y ) (I) -3x -4y = 35 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -25 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -25 -4y ) -4y = 35
75 +12y -4y = 35
8y +75 = 35 | -75
8y = -40 |:8
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -25 -4( -5 )

= -25 +20

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 4 x + 3 4 y = 33 4 (I) - 1 2 x + 1 5 y = -2 (II)

Lösung einblenden
3 4 x + 3 4 y = 33 4 (I) - 1 2 x + 1 5 y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3 4 x + 3 4 y = 33 4
3 4 y + 3 4 x = 33 4 |⋅ 4
4( 3 4 y + 3 4 x) = 33
3y +3x = 33 | -3x
3y = 33 -3x |:3
y = 11 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 - x ) (I) - 1 2 x + 1 5 y = -2 (II)

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

- 1 2 x + 1 5 · ( 11 - x ) = -2
- 1 2 x + 11 5 - 1 5 x = -2
- 7 10 x + 11 5 = -2 |⋅ 10
10( - 7 10 x + 11 5 ) = -20
-7x +22 = -20 | -22
-7x = -42 |:(-7 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 - 6

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (6|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -1 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.:

-1x -5y = ?

-4x -21y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -1 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

-1x -5y = 1 -20 = -19

-4x -21y = 4 -84 = -80

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -5y = -19

-4x -21y = -80

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +4y = -3 (I) 12x -16y = 12 (II)

Lösung einblenden
-3x +4y = -3 (I) 12x -16y = 12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 3 4 + 3 4 x ) (I) 12x -16y = 12 (II)

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

12x -16 · ( - 3 4 + 3 4 x ) = 12
12x +12 -12x = 12
12 = 12 | -12
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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 160 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 135 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:

8x +8y = 160 (I) 6x +7y = 135 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +8y = 160
8y +8x = 160 | -8x
8y = 160 -8x |:8
y = 20 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 20 - x ) (I) 6x +7y = 135 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 20 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 7 · ( 20 - x ) = 135
6x +140 -7x = 135
-x +140 = 135 | -140
-x = -5 |:(-1 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 20 - 5

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (5|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15