Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme x so, dass (x|0) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 0 in die Gleichung ein und erhält:

-x +3⋅0 = -3

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-x +3⋅0 = -3
-x = -3 |:(-1 )
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -3y = 0.

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|0)
denn 4⋅0 -3⋅0 = 0 +0 = 0

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|-4)
denn 4⋅( - 3 ) -3⋅( - 4 ) = -12 +12 = 0

Oder : (3|4)
denn 4⋅3 -3⋅4 = 12 -12 = 0

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -4 (I) x -3y = 0 (II)

Lösung einblenden
-4y = -4 (I) x -3y = 0 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = 1 (I) x -3y = 0 (II)

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

x -3 · 1 = 0
x -3 = 0 | +3
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 +y = 6 (I) -4x -4y = -8 (II)

Lösung einblenden
2x +y = 6 (I) -4x -4y = -8 (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:

2x + y = 6
y +2x = 6 | -2x
y = 6 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 6 -2x ) (I) -4x -4y = -8 (II)

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

-4x -4 · ( 6 -2x ) = -8
-4x -24 +8x = -8
4x -24 = -8 | +24
4x = 16 |:4
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 -2⋅4

= 6 -8

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x +2y = -28 (I) x -5y = 16 (II)

Lösung einblenden
5x +2y = -28 (I) x -5y = 16 (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 = 16 | +5y
x = 16 +5y

Als neues LGS erhält man so:

5x +2y = -28 (I) x = ( 16 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 16 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 16 +5y ) +2y = -28
80 +25y +2y = -28
27y +80 = -28 | -80
27y = -108 |:27
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 16 +5⋅( -4 )

= 16 -20

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -2y = -15 (I)
-x = -25 +4y (II)

Lösung einblenden

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

-x -2y = -15 (I)
-x = -25 +4y | -4y (II)
-x -2y = -15 (I) -x -4y = -25 (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 -4y = -25 | +4y
-x = -25 +4y |:(-1 )
x = 25 -4y

Als neues LGS erhält man so:

-x -2y = -15 (I) x = ( 25 -4y ) (II)

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

-1 · ( 25 -4y ) -2y = -15
-25 +4y -2y = -15
2y -25 = -15 | +25
2y = 10 |:2
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 25 -4⋅5

= 25 -20

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 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 = ?

-2x +9y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -2 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

-1x +5y = 2 +20 = 22

-2x +9y = 4 +36 = 40

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +5y = 22

-2x +9y = 40

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

6x +8y = -4 (I) -3x -4y = 2 (II)

Lösung einblenden
6x +8y = -4 (I) -3x -4y = 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +8y = -4
8y +6x = -4 | -6x
8y = -4 -6x |:8
y = - 1 2 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x -4 · ( - 1 2 - 3 4 x ) = 2
-3x +2 +3x = 2
2 = 2 | -2
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 2 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 435 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 2 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 790 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:

2x -3y = 435 (I) 3x -2y = 790 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -3y = 435
-3y +2x = 435 | -2x
-3y = 435 -2x |:(-3 )
y = -145 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -145 + 2 3 x ) (I) 3x -2y = 790 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -145 + 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -2 · ( -145 + 2 3 x ) = 790
3x +290 - 4 3 x = 790
5 3 x +290 = 790 |⋅ 3
3( 5 3 x +290 ) = 2370
5x +870 = 2370 | -870
5x = 1500 |:5
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -145 + 2 3 ⋅300

= -145 +200

= 55

also

y = 55

Die Lösung des LGS ist damit: (300|55)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 55