Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +2y = -16 .

Bestimme x so, dass (x|-2) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -2 in die Gleichung ein und erhält:

4x +2( -2 ) = -16

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x +2( -2 ) = -16
4x -4 = -16 | +4
4x = -12 |:4
x = -3

Die Lösung ist somit: (-3|-2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-3|4)
denn -2⋅( - 3 ) -34 = 6 -12 = -6

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-6|6)
denn -2⋅( - 6 ) -36 = 12 -18 = -6

Oder : (0|2)
denn -2⋅0 -32 = 0 -6 = -6

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +3y = -17 (I) 2x = 8 (II)

Lösung einblenden
-2x +3y = -17 (I) 2x = 8 (II)

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

2x = 8 |:2
x = 4

Als neues LGS erhält man so:

-2x +3y = -17 (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 +3y = -17
-8 +3y = -17
3y -8 = -17 | +8
3y = -9 |:3
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:

x +2y = 1 (I) 4x -3y = -7 (II)

Lösung einblenden
x +2y = 1 (I) 4x -3y = -7 (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 -3y = -7 (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 ) -3y = -7
4 -8y -3y = -7
-11y +4 = -7 | -4
-11y = -11 |:(-11 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 1 -21

= 1 -2

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-x +y = -8 (I) -2x -5y = 12 (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:

-x + y = -8
y - x = -8 | + x
y = -8 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x -5 · ( -8 + x ) = 12
-2x +40 -5x = 12
-7x +40 = 12 | -40
-7x = -28 |:(-7 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -8 +4

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

0 = 3( x -3 ) + y (I)
2x -11 - y = -5 (II)

Lösung einblenden

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

0 = 3( x -3 ) + y (I)
2x -11 - y = -5 (II)
0 = 3x -9 + y | -3x - y (I)
2x -11 - y = -5 | + 11 (II)
-3x -y = -9 (I) 2x -y = 6 (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:

2x - y = 6
-y +2x = 6 | -2x
-y = 6 -2x |:(-1 )
y = -6 +2x

Als neues LGS erhält man so:

-3x -y = -9 (I) +y = ( -6 +2x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -6 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -1 · ( -6 +2x ) = -9
-3x +6 -2x = -9
-5x +6 = -9 | -6
-5x = -15 |:(-5 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -6 +23

= -6 +6

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (3|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

5x +4y = ?

1x +4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

5x +4y = 15 -16 = -1

1x +4y = 3 -16 = -13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +4y = -1

1x +4y = -13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-x +4y = -2 (I) 4x -16y = 6 (II)

Lösung einblenden
-x +4y = -2 (I) 4x -16y = 6 (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 = -2 | -4y
-x = -2 -4y |:(-1 )
x = 2 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 2 +4y ) (I) 4x -16y = 6 (II)

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

4 · ( 2 +4y ) -16y = 6
8 +16y -16y = 6
8 = 6 | -8
0 = -2

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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 181 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 2 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 154 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:

3x +7y = 181 (I) 2x +6y = 154 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +7y = 181
7y +3x = 181 | -3x
7y = 181 -3x |:7
y = 181 7 - 3 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 181 7 - 3 7 x ) (I) 2x +6y = 154 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 181 7 - 3 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 6 · ( 181 7 - 3 7 x ) = 154
2x + 1086 7 - 18 7 x = 154
- 4 7 x + 1086 7 = 154 |⋅ 7
7( - 4 7 x + 1086 7 ) = 1078
-4x +1086 = 1078 | -1086
-4x = -8 |:(-4 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 181 7 - 3 7 2

= 181 7 - 6 7

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (2|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25