Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x + y = -15 .

Bestimme x so, dass (x|-7) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -7 in die Gleichung ein und erhält:

-4x + ( -7 ) = -15

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-4x + ( -7 ) = -15
-4x -7 = -15 | +7
-4x = -8 |:(-4 )
x = 2

Die Lösung ist somit: (2|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +4y = 1 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|1)
denn 3⋅( - 1 ) +41 = -3 +4 = 1

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|-2)
denn 3⋅3 +4( - 2 ) = 9 -8 = 1

Oder : (-5|4)
denn 3⋅( - 5 ) +44 = -15 +16 = 1

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -3y = 24 (I) -2x = -12 (II)

Lösung einblenden
2x -3y = 24 (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:

2x -3y = 24 (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:

2 · 6 -3y = 24
12 -3y = 24
-3y +12 = 24 | -12
-3y = 12 |:(-3 )
y = -4

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|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +2y = -2 (I) 4x +y = 11 (II)

Lösung einblenden
2x +2y = -2 (I) 4x +y = 11 (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:

4x + y = 11
y +4x = 11 | -4x
y = 11 -4x

Als neues LGS erhält man so:

2x +2y = -2 (I) +y = ( 11 -4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 11 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 2 · ( 11 -4x ) = -2
2x +22 -8x = -2
-6x +22 = -2 | -22
-6x = -24 |:(-6 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 -44

= 11 -16

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -5y = 5 (I) x -y = 5 (II)

Lösung einblenden
-5x -5y = 5 (I) x -y = 5 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-5x -5 · ( -5 + x ) = 5
-5x +25 -5x = 5
-10x +25 = 5 | -25
-10x = -20 |:(-10 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 +2

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2( 2 + y) = -2x +7 -3y (I)
-5( x + y) +38 = 3 (II)

Lösung einblenden

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

-2( 2 + y) = -2x +7 -3y (I)
-5( x + y) +38 = 3 (II)
-4 -2y = -2x +7 -3y | + 4 +2x +3y (I)
-5x +38 -5y = 3 | -38 (II)
2x +y = 11 (I) -5x -5y = -35 (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 = 11
y +2x = 11 | -2x
y = 11 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 -2x ) (I) -5x -5y = -35 (II)

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

-5x -5 · ( 11 -2x ) = -35
-5x -55 +10x = -35
5x -55 = -35 | +55
5x = 20 |:5
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 -24

= 11 -8

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (4|3)

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.:

-5x -3y = ?

-2x +2y = ?

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

-5x -3y = 25 +15 = 40

-2x +2y = 10 -10 = 0

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -3y = 40

-2x +2y = 0

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x +4y = 2 (I) -2x -8y = -7 (II)

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

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 2 -4y ) (I) -2x -8y = -7 (II)

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

-2 · ( 2 -4y ) -8y = -7
-4 +8y -8y = -7
-4 = -7 | +4
0 = -3

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 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 90 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 45 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 +5y = 90 (I) 3x +2y = 45 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +5y = 90
5y +3x = 90 | -3x
5y = 90 -3x |:5
y = 18 - 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 18 - 3 5 x ) (I) 3x +2y = 45 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 18 - 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 2 · ( 18 - 3 5 x ) = 45
3x +36 - 6 5 x = 45
9 5 x +36 = 45 |⋅ 5
5( 9 5 x +36 ) = 225
9x +180 = 225 | -180
9x = 45 |:9
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 18 - 3 5 5

= 18 -3

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (5|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15