Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

4 - y = 3

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

4 - y = 3
4 - y = 3
-y +4 = 3 | -4
-y = -1 |:(-1 )
y = 1

Die Lösung ist somit: (4|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x -2y = 8 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-2|-1)
denn -3⋅( - 2 ) -2( - 1 ) = 6 +2 = 8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|2)
denn -3⋅( - 4 ) -22 = 12 -4 = 8

Oder : (0|-4)
denn -3⋅0 -2( - 4 ) = 0 +8 = 8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -2y = -30 (I) -2x = 12 (II)

Lösung einblenden
3x -2y = -30 (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:

3x -2y = -30 (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:

3 · ( -6 ) -2y = -30
-18 -2y = -30
-2y -18 = -30 | +18
-2y = -12 |:(-2 )
y = 6

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|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -3y = -6 (I) -x -2y = -14 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -6 (I) -x -2y = -14 (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 -2y = -14 | +2y
-x = -14 +2y |:(-1 )
x = 14 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x -3y = -6 (I) x = ( 14 -2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 14 -2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 · ( 14 -2y ) -3y = -6
14 -2y -3y = -6
-5y +14 = -6 | -14
-5y = -20 |:(-5 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 14 -24

= 14 -8

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x -4y = -4 (I) -3x +5y = 5 (II)

Lösung einblenden
5x -4y = -4 (I) -3x +5y = 5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = -4
-4y +5x = -4 | -5x
-4y = -4 -5x |:(-4 )
y = 1 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 + 5 4 x ) (I) -3x +5y = 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 1 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x + 5 · ( 1 + 5 4 x ) = 5
-3x +5 + 25 4 x = 5
13 4 x +5 = 5 |⋅ 4
4( 13 4 x +5 ) = 20
13x +20 = 20 | -20
13x = 0 |:13
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 + 5 4 0

= 1 +0

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (0|1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 2 x -y = -7 (I) -x + 1 4 y = - 15 4 (II)

Lösung einblenden
- 3 2 x -y = -7 (I) -x + 1 4 y = - 15 4 (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 + 1 4 y = - 15 4 |⋅ 4
4( -x + 1 4 y) = -15
-4x + y = -15 | - y
-4x = -15 - y |:(-4 )
x = 15 4 + 1 4 y

Als neues LGS erhält man so:

- 3 2 x -y = -7 (I) x = ( 15 4 + 1 4 y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 15 4 + 1 4 y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

- 3 2 · ( 15 4 + 1 4 y ) - y = -7
- 45 8 - 3 8 y - y = -7
- 11 8 y - 45 8 = -7 |⋅ 8
8( - 11 8 y - 45 8 ) = -56
-11y -45 = -56 | +45
-11y = -11 |:(-11 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 15 4 + 1 4 1

= 15 4 + 1 4

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 und y = -5 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

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

4x +3y = ?

6x +8y = ?

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

4x +3y = 20 -15 = 5

6x +8y = 30 -40 = -10

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x +3y = 5

6x +8y = -10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 4 · ( - 3 4 + 1 2 x ) = -3
-2x -3 +2x = -3
-3 = -3 | +3
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 5 Stunden wandern. Danach hat sie 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 550 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 2 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 50 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:

5x -4y = 550 (I) 2x -5y = 50 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 550
-4y +5x = 550 | -5x
-4y = 550 -5x |:(-4 )
y = - 275 2 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 275 2 + 5 4 x ) (I) 2x -5y = 50 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 275 2 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -5 · ( - 275 2 + 5 4 x ) = 50
2x + 1375 2 - 25 4 x = 50
- 17 4 x + 1375 2 = 50 |⋅ 4
4( - 17 4 x + 1375 2 ) = 200
-17x +2750 = 200 | -2750
-17x = -2550 |:(-17 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 275 2 + 5 4 150

= - 275 2 + 375 2

= 50

also

y = 50

Die Lösung des LGS ist damit: (150|50)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 50