Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +5y = -11 .

Bestimme x so, dass (x|-3) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -3 in die Gleichung ein und erhält:

x +5( -3 ) = -11

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +5( -3 ) = -11
x -15 = -11 | +15
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|-3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +5y = -16 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|0)
denn 4⋅( - 4 ) +50 = -16 +0 = -16

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (1|-4)
denn 4⋅1 +5( - 4 ) = 4 -20 = -16

Oder : (-9|4)
denn 4⋅( - 9 ) +54 = -36 +20 = -16

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x = -16 (I) -2x -4y = 12 (II)

Lösung einblenden
4x = -16 (I) -2x -4y = 12 (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 = -16 |:4
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( -4 ) -4y = 12
8 -4y = 12
-4y +8 = 12 | -8
-4y = 4 |:(-4 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -7 (I) 4x +2y = 14 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -7 (I) 4x +2y = 14 (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 = -7 | -4y
x = -7 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -7 -4y ) (I) 4x +2y = 14 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -7 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -7 -4y ) +2y = 14
-28 -16y +2y = 14
-14y -28 = 14 | +28
-14y = 42 |:(-14 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -7 -4( -3 )

= -7 +12

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -4y = 2 (I) -x -3y = 9 (II)

Lösung einblenden
-3x -4y = 2 (I) -x -3y = 9 (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 = 9 | +3y
-x = 9 +3y |:(-1 )
x = -9 -3y

Als neues LGS erhält man so:

-3x -4y = 2 (I) x = ( -9 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -9 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -9 -3y ) -4y = 2
27 +9y -4y = 2
5y +27 = 2 | -27
5y = -25 |:5
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -9 -3( -5 )

= -9 +15

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 4 x +y = 13 4 (I) 3 5 x + 3 2 y = 39 10 (II)

Lösung einblenden
- 1 4 x +y = 13 4 (I) 3 5 x + 3 2 y = 39 10 (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:

- 1 4 x + y = 13 4
y - 1 4 x = 13 4 |⋅ 4
4( y - 1 4 x) = 13
4y - x = 13 | + x
4y = 13 + x |:4
y = 13 4 + 1 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 13 4 + 1 4 x ) (I) 3 5 x + 3 2 y = 39 10 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 13 4 + 1 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3 5 x + 3 2 · ( 13 4 + 1 4 x ) = 39 10
3 5 x + 39 8 + 3 8 x = 39 10
39 40 x + 39 8 = 39 10 |⋅ 40
40( 39 40 x + 39 8 ) = 156
39x +195 = 156 | -195
39x = -39 |:39
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 13 4 + 1 4 ( -1 )

= 13 4 - 1 4

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

5x -3y = ?

4x -1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

5x -3y = 5 +6 = 11

4x -1y = 4 +2 = 6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x -3y = 11

4x -1y = 6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

6x + 6 · ( 1 2 - x ) = 3
6x +3 -6x = 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:

In einem Raum brennen 6 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 166 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 146 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:

6x +8y = 166 (I) 6x +7y = 146 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +8y = 166
8y +6x = 166 | -6x
8y = 166 -6x |:8
y = 83 4 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 83 4 - 3 4 x ) (I) 6x +7y = 146 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 83 4 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 7 · ( 83 4 - 3 4 x ) = 146
6x + 581 4 - 21 4 x = 146
3 4 x + 581 4 = 146 |⋅ 4
4( 3 4 x + 581 4 ) = 584
3x +581 = 584 | -581
3x = 3 |:3
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 83 4 - 3 4 1

= 83 4 - 3 4

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (1|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20