Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +3y = 16 .

Bestimme x so, dass (x|4) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 4 in die Gleichung ein und erhält:

-x +34 = 16

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-x +34 = 16
-x +12 = 16 | -12
-x = 4 |:(-1 )
x = -4

Die Lösung ist somit: (-4|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +3y = 16 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|4)
denn -4⋅( - 1 ) +34 = 4 +12 = 16

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (2|8)
denn -4⋅2 +38 = -8 +24 = 16

Oder : (-4|0)
denn -4⋅( - 4 ) +30 = 16 +0 = 16

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x = -12 (I) -2x +y = 1 (II)

Lösung einblenden
4x = -12 (I) -2x +y = 1 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( -3 ) + y = 1
6 + y = 1
y +6 = 1 | -6
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = -22 (I) -3x +y = -16 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = -22 (I) -3x +y = -16 (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:

-3x + y = -16
y -3x = -16 | +3x
y = -16 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-4x +y = -22 (I) +y = ( -16 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -16 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x + 1 · ( -16 +3x ) = -22
-4x -16 +3x = -22
-x -16 = -22 | +16
-x = -6 |:(-1 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -16 +36

= -16 +18

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -2y = 6 (I) 5x +4y = 0 (II)

Lösung einblenden
-x -2y = 6 (I) 5x +4y = 0 (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 = 6 | +2y
-x = 6 +2y |:(-1 )
x = -6 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -6 -2y ) (I) 5x +4y = 0 (II)

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

5 · ( -6 -2y ) +4y = 0
-30 -10y +4y = 0
-6y -30 = 0 | +30
-6y = 30 |:(-6 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -6 -2( -5 )

= -6 +10

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +16 +3y = 0 (I)
1 = 5x +17 + y (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 +16 +3y = 0 | -16 (I)
1 = 5x +17 + y | -1 -5x - y (II)
-x +3y = -16 (I) -5x -y = 16 (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:

-5x - y = 16
-y -5x = 16 | +5x
-y = 16 +5x |:(-1 )
y = -16 -5x

Als neues LGS erhält man so:

-x +3y = -16 (I) +y = ( -16 -5x ) (II)

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

-x + 3 · ( -16 -5x ) = -16
-x -48 -15x = -16
-16x -48 = -16 | +48
-16x = 32 |:(-16 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -16 -5( -2 )

= -16 +10

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-6)

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.:

1x +3y = ?

3x +11y = ?

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

1x +3y = -2 -6 = -8

3x +11y = -6 -22 = -28

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +3y = -8

3x +11y = -28

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x -3y = -2 (I) 12x +12y = 9 (II)

Lösung einblenden
-3x -3y = -2 (I) 12x +12y = 9 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 2 3 - x ) (I) 12x +12y = 9 (II)

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

12x + 12 · ( 2 3 - x ) = 9
12x +8 -12x = 9
8 = 9 | -8
0 = 1

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 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 192 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 5 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 170 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 +6y = 192 (I) 5x +5y = 170 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +6y = 192
6y +3x = 192 | -3x
6y = 192 -3x |:6
y = 32 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 32 - 1 2 x ) (I) 5x +5y = 170 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 32 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 5 · ( 32 - 1 2 x ) = 170
5x +160 - 5 2 x = 170
5 2 x +160 = 170 |⋅ 2
2( 5 2 x +160 ) = 340
5x +320 = 340 | -320
5x = 20 |:5
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 32 - 1 2 4

= 32 -2

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (4|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30