Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -3y = -6 .

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

Lösung einblenden

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

3x -3( -1 ) = -6

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

3x -3( -1 ) = -6
3x +3 = -6 | -3
3x = -9 |:3
x = -3

Die Lösung ist somit: (-3|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +3y = 15 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|2)
denn 3⋅3 +32 = 9 +6 = 15

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|-1)
denn 3⋅6 +3( - 1 ) = 18 -3 = 15

Oder : (0|5)
denn 3⋅0 +35 = 0 +15 = 15

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

-4y = -16 |:(-4 )
y = 4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x + 4 · 4 = 4
-3x +16 = 4 | -16
-3x = -12 |:(-3 )
x = 4

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: (4|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = -10 (I) 4x -y = -2 (II)

Lösung einblenden
2x +y = -10 (I) 4x -y = -2 (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:

4x - y = -2
-y +4x = -2 | -4x
-y = -2 -4x |:(-1 )
y = 2 +4x

Als neues LGS erhält man so:

2x +y = -10 (I) +y = ( 2 +4x ) (II)

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

2x + 1 · ( 2 +4x ) = -10
2x +2 +4x = -10
6x +2 = -10 | -2
6x = -12 |:6
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 +4( -2 )

= 2 -8

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -4y = -18 (I) -3x -4y = -3 (II)

Lösung einblenden
2x -4y = -18 (I) -3x -4y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -4y = -18
-4y +2x = -18 | -2x
-4y = -18 -2x |:(-4 )
y = 9 2 + 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 9 2 + 1 2 x ) (I) -3x -4y = -3 (II)

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

-3x -4 · ( 9 2 + 1 2 x ) = -3
-3x -18 -2x = -3
-5x -18 = -3 | +18
-5x = 15 |:(-5 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 2 + 1 2 ( -3 )

= 9 2 - 3 2

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x = 42 -5y (I)
20 = x -4 +5y (II)

Lösung einblenden

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

-2x = 42 -5y | + 5y (I)
20 = x -4 +5y | -20 - x -5y (II)
-2x +5y = 42 (I) -x -5y = -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 -5y = -24 | +5y
-x = -24 +5y |:(-1 )
x = 24 -5y

Als neues LGS erhält man so:

-2x +5y = 42 (I) x = ( 24 -5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 24 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( 24 -5y ) +5y = 42
-48 +10y +5y = 42
15y -48 = 42 | +48
15y = 90 |:15
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 24 -56

= 24 -30

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 und y = -1 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 +3y = ?

8x +8y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -2 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

4x +3y = -8 -3 = -11

8x +8y = -16 -8 = -24

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +3y = -11

8x +8y = -24

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-9x -12y = -11 (I) 3x +4y = 3 (II)

Lösung einblenden
-9x -12y = -11 (I) 3x +4y = 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-9x -12y = -11
-12y -9x = -11 | +9x
-12y = -11 +9x |:(-12 )
y = 11 12 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 12 - 3 4 x ) (I) 3x +4y = 3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 11 12 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 4 · ( 11 12 - 3 4 x ) = 3
3x + 11 3 -3x = 3
11 3 = 3 | - 11 3
0 = - 2 3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

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

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 115 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 7 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 175 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:

2x +3y = 115 (I) 7x +4y = 175 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +3y = 115
3y +2x = 115 | -2x
3y = 115 -2x |:3
y = 115 3 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 115 3 - 2 3 x ) (I) 7x +4y = 175 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 115 3 - 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x + 4 · ( 115 3 - 2 3 x ) = 175
7x + 460 3 - 8 3 x = 175
13 3 x + 460 3 = 175 |⋅ 3
3( 13 3 x + 460 3 ) = 525
13x +460 = 525 | -460
13x = 65 |:13
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 115 3 - 2 3 5

= 115 3 - 10 3

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (5|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35