Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme x so, dass (x|5) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 5 in die Gleichung ein und erhält:

-3x +35 = 3

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-3x +35 = 3
-3x +15 = 3 | -15
-3x = -12 |:(-3 )
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -5y = -7 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|2)
denn 3⋅1 -52 = 3 -10 = -7

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|-1)
denn 3⋅( - 4 ) -5( - 1 ) = -12 +5 = -7

Oder : (6|5)
denn 3⋅6 -55 = 18 -25 = -7

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

-2x = -4 |:(-2 )
x = 2

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-1 · 2 + y = 2
-2 + y = 2
y -2 = 2 | +2
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +3y = -10 (I) x +3y = -14 (II)

Lösung einblenden
-x +3y = -10 (I) x +3y = -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 +3y = -14 | -3y
x = -14 -3y

Als neues LGS erhält man so:

-x +3y = -10 (I) x = ( -14 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -14 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( -14 -3y ) +3y = -10
14 +3y +3y = -10
6y +14 = -10 | -14
6y = -24 |:6
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -14 -3( -4 )

= -14 +12

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -3y = 14 (I) x -2y = 5 (II)

Lösung einblenden
-5x -3y = 14 (I) x -2y = 5 (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 = 5 | +2y
x = 5 +2y

Als neues LGS erhält man so:

-5x -3y = 14 (I) x = ( 5 +2y ) (II)

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

-5 · ( 5 +2y ) -3y = 14
-25 -10y -3y = 14
-13y -25 = 14 | +25
-13y = 39 |:(-13 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 5 +2( -3 )

= 5 -6

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( 2x -1 )+2y = -12 (I)
4x +19 +5y = 0 (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( 2x -1 )+2y = -12 (I)
4x +19 +5y = 0 (II)
4x -2 +2y = -12 | + 2 (I)
4x +19 +5y = 0 | -19 (II)
4x +2y = -10 (I) 4x +5y = -19 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +2y = -10
2y +4x = -10 | -4x
2y = -10 -4x |:2
y = -5 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 -2x ) (I) 4x +5y = -19 (II)

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

4x + 5 · ( -5 -2x ) = -19
4x -25 -10x = -19
-6x -25 = -19 | +25
-6x = 6 |:(-6 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 -2( -1 )

= -5 +2

= -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.:

-2x +3y = ?

-5x +5y = ?

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

-2x +3y = 2 -6 = -4

-5x +5y = 5 -10 = -5

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +3y = -4

-5x +5y = -5

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x -4y = -3 (I) -12x +16y = 12 (II)

Lösung einblenden
3x -4y = -3 (I) -12x +16y = 12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 3 4 + 3 4 x ) (I) -12x +16y = 12 (II)

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

-12x + 16 · ( 3 4 + 3 4 x ) = 12
-12x +12 +12x = 12
12 = 12 | -12
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 1380 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 7 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 2010 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 = 1380 (I) 7x -3y = 2010 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 1380
-4y +5x = 1380 | -5x
-4y = 1380 -5x |:(-4 )
y = -345 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -345 + 5 4 x ) (I) 7x -3y = 2010 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -345 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x -3 · ( -345 + 5 4 x ) = 2010
7x +1035 - 15 4 x = 2010
13 4 x +1035 = 2010 |⋅ 4
4( 13 4 x +1035 ) = 8040
13x +4140 = 8040 | -4140
13x = 3900 |:13
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -345 + 5 4 300

= -345 +375

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (300|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 300

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 30