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 +22 = 16

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x +22 = 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: -x +4y = -11 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (3|-2)
denn -1⋅3 +4( - 2 ) = -3 -8 = -11

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (7|-1)
denn -1⋅7 +4( - 1 ) = -7 -4 = -11

Oder : (-1|-3)
denn -1⋅( - 1 ) +4( - 3 ) = 1 -12 = -11

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +3y = 0 (I) -2x = 12 (II)

Lösung einblenden
x +3y = 0 (I) -2x = 12 (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 = 12 |:(-2 )
x = -6

Als neues LGS erhält man so:

x +3y = 0 (I) x = -6 (II)

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

1 · ( -6 ) +3y = 0
-6 +3y = 0
3y -6 = 0 | +6
3y = 6 |:3
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
3x +2y = -11 (I) x -3y = -11 (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 = -11 | +3y
x = -11 +3y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( -11 +3y ) +2y = -11
-33 +9y +2y = -11
11y -33 = -11 | +33
11y = 22 |:11
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -11 +32

= -11 +6

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( 4 +4y ) +2y = -2
-8 -8y +2y = -2
-6y -8 = -2 | +8
-6y = 6 |:(-6 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 4 +4( -1 )

= 4 -4

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -2y = 12 (I) 1 2 x -y = 9 2 (II)

Lösung einblenden
2x -2y = 12 (I) 1 2 x -y = 9 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:

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

Als neues LGS erhält man so:

2x -2y = 12 (I) +y = ( - 9 2 + 1 2 x ) (II)

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

2x -2 · ( - 9 2 + 1 2 x ) = 12
2x +9 - x = 12
x +9 = 12 | -9
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Diese setzen wir nun in die bereits umgestellte 2. 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 zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = -2 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

2x +5y = ?

5x +11y = ?

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

2x +5y = 4 -10 = -6

5x +11y = 10 -22 = -12

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x +5y = -6

5x +11y = -12

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

6x +4y = 2 (I) -3x -2y = -1 (II)

Lösung einblenden
6x +4y = 2 (I) -3x -2y = -1 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x -2 · ( 1 2 - 3 2 x ) = -1
-3x -1 +3x = -1
-1 = -1 | +1
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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 130 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 138 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:

5x +5y = 130 (I) 3x +6y = 138 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +5y = 130
5y +5x = 130 | -5x
5y = 130 -5x |:5
y = 26 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 26 - x ) (I) 3x +6y = 138 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 26 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 6 · ( 26 - x ) = 138
3x +156 -6x = 138
-3x +156 = 138 | -156
-3x = -18 |:(-3 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 26 - 6

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (6|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20