Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (2|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 2 in die Gleichung ein und erhält:

42 +3y = -4

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

42 +3y = -4
8 +3y = -4
3y +8 = -4 | -8
3y = -12 |:3
y = -4

Die Lösung ist somit: (2|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x +4y = 0.

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|-2)
denn 2⋅4 +4( - 2 ) = 8 -8 = 0

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|-4)
denn 2⋅8 +4( - 4 ) = 16 -16 = 0

Oder : (0|0)
denn 2⋅0 +40 = 0 +0 = 0

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x = 12 (I) x -4y = -26 (II)

Lösung einblenden
-2x = 12 (I) x -4y = -26 (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 = 12 |:(-2 )
x = -6

Als neues LGS erhält man so:

x = -6 (I) x -4y = -26 (II)

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

1 · ( -6 ) -4y = -26
-6 -4y = -26
-4y -6 = -26 | +6
-4y = -20 |:(-4 )
y = 5

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|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +y = 7 (I) x -2y = -10 (II)

Lösung einblenden
-x +y = 7 (I) x -2y = -10 (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 = -10 | +2y
x = -10 +2y

Als neues LGS erhält man so:

-x +y = 7 (I) x = ( -10 +2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -10 +2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( -10 +2y ) + y = 7
10 -2y + y = 7
-y +10 = 7 | -10
-y = -3 |:(-1 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -10 +23

= -10 +6

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
4x -3y = 7 (I) 3x -2y = 4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x -3y = 7
-3y +4x = 7 | -4x
-3y = 7 -4x |:(-3 )
y = - 7 3 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 7 3 + 4 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -2 · ( - 7 3 + 4 3 x ) = 4
3x + 14 3 - 8 3 x = 4
1 3 x + 14 3 = 4 |⋅ 3
3( 1 3 x + 14 3 ) = 12
x +14 = 12 | -14
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 7 3 + 4 3 ( -2 )

= - 7 3 - 8 3

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

8y = x +17 +5y (I)
-5x +2( -11 +2y) = -x -2 (II)

Lösung einblenden

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

8y = x +17 +5y (I)
-5x +2( -11 +2y) = -x -2 (II)
8y = x +17 +5y | -x -5y (I)
-5x -22 +4y = -x -2 | + 22 + x (II)
-x +3y = 17 (I) -4x +4y = 20 (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 +3y = 17 | -3y
-x = 17 -3y |:(-1 )
x = -17 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -17 +3y ) (I) -4x +4y = 20 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -17 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-4 · ( -17 +3y ) +4y = 20
68 -12y +4y = 20
-8y +68 = 20 | -68
-8y = -48 |:(-8 )
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -17 +36

= -17 +18

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 und y = -4 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 +1y = ?

2x -2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

-2x +1y = 10 -4 = 6

2x -2y = -10 +8 = -2

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +1y = 6

2x -2y = -2

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x +3y = -2 (I) 4x -6y = 5 (II)

Lösung einblenden
-2x +3y = -2 (I) 4x -6y = 5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 2 3 + 2 3 x ) (I) 4x -6y = 5 (II)

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

4x -6 · ( - 2 3 + 2 3 x ) = 5
4x +4 -4x = 5
4 = 5 | -4
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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 2 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 75 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 9 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:

5x +2y = 75 (I) 9x +5y = 170 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +2y = 75
2y +5x = 75 | -5x
2y = 75 -5x |:2
y = 75 2 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 75 2 - 5 2 x ) (I) 9x +5y = 170 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 75 2 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 5 · ( 75 2 - 5 2 x ) = 170
9x + 375 2 - 25 2 x = 170
- 7 2 x + 375 2 = 170 |⋅ 2
2( - 7 2 x + 375 2 ) = 340
-7x +375 = 340 | -375
-7x = -35 |:(-7 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 75 2 - 5 2 5

= 75 2 - 25 2

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (5|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25