Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +3y = 12 .

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 +31 = 12

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

3x +31 = 12
3x +3 = 12 | -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: -4x -5y = 17 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|-5)
denn -4⋅2 -5( - 5 ) = -8 +25 = 17

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|-1)
denn -4⋅( - 3 ) -5( - 1 ) = 12 +5 = 17

Oder : (7|-9)
denn -4⋅7 -5( - 9 ) = -28 +45 = 17

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x = -12 (I) 3x +2y = -18 (II)

Lösung einblenden
3x = -12 (I) 3x +2y = -18 (II)

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

3x = -12 |:3
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( -4 ) +2y = -18
-12 +2y = -18
2y -12 = -18 | +12
2y = -6 |:2
y = -3

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|-3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +4y = -19 (I) x -3y = 13 (II)

Lösung einblenden
-3x +4y = -19 (I) x -3y = 13 (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 = 13 | +3y
x = 13 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +4y = -19 (I) x = ( 13 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 13 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( 13 +3y ) +4y = -19
-39 -9y +4y = -19
-5y -39 = -19 | +39
-5y = 20 |:(-5 )
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 13 +3( -4 )

= 13 -12

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = 19 (I) 4x +5y = -49 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = 19 (I) 4x +5y = -49 (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 = 19
y -4x = 19 | +4x
y = 19 +4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 19 +4x ) (I) 4x +5y = -49 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 19 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 5 · ( 19 +4x ) = -49
4x +95 +20x = -49
24x +95 = -49 | -95
24x = -144 |:24
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 19 +4( -6 )

= 19 -24

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 4 x - 3 2 y = -6 (I) -3x + 3 2 y = 27 2 (II)

Lösung einblenden
- 3 4 x - 3 2 y = -6 (I) -3x + 3 2 y = 27 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 3 4 x - 3 2 y = -6
- 3 2 y - 3 4 x = -6 |⋅ 4
4( - 3 2 y - 3 4 x) = -24
-6y -3x = -24 | +3x
-6y = -24 +3x |:(-6 )
y = 4 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 4 - 1 2 x ) (I) -3x + 3 2 y = 27 2 (II)

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

-3x + 3 2 · ( 4 - 1 2 x ) = 27 2
-3x +6 - 3 4 x = 27 2
- 15 4 x +6 = 27 2 |⋅ 4
4( - 15 4 x +6 ) = 54
-15x +24 = 54 | -24
-15x = 30 |:(-15 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 - 1 2 ( -2 )

= 4 +1

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 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.:

-3x +4y = ?

-6x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = 3 einsetzen und ausrechnen:

-3x +4y = 15 +12 = 27

-6x +6y = 30 +18 = 48

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +4y = 27

-6x +6y = 48

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -2y = 1 (I) -4x +8y = -4 (II)

Lösung einblenden
x -2y = 1 (I) -4x +8y = -4 (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 = 1 | +2y
x = 1 +2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 1 +2y ) (I) -4x +8y = -4 (II)

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

-4 · ( 1 +2y ) +8y = -4
-4 -8y +8y = -4
-4 = -4 | +4
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:

Carola war 7 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 1950 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 810 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:

7x -5y = 1950 (I) 3x -3y = 810 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x -5y = 1950
-5y +7x = 1950 | -7x
-5y = 1950 -7x |:(-5 )
y = -390 + 7 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -390 + 7 5 x ) (I) 3x -3y = 810 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -390 + 7 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -3 · ( -390 + 7 5 x ) = 810
3x +1170 - 21 5 x = 810
- 6 5 x +1170 = 810 |⋅ 5
5( - 6 5 x +1170 ) = 4050
-6x +5850 = 4050 | -5850
-6x = -1800 |:(-6 )
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -390 + 7 5 300

= -390 +420

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (300|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 300

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 30