Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +3y = 33 .

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

Lösung einblenden

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

-3( -7 ) +3y = 33

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-3( -7 ) +3y = 33
21 +3y = 33
3y +21 = 33 | -21
3y = 12 |:3
y = 4

Die Lösung ist somit: (-7|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +4y = 21 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|6)
denn -3⋅1 +46 = -3 +24 = 21

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|9)
denn -3⋅5 +49 = -15 +36 = 21

Oder : (-3|3)
denn -3⋅( - 3 ) +43 = 9 +12 = 21

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -y = 0 (I) 4x = -4 (II)

Lösung einblenden
-4x -y = 0 (I) 4x = -4 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

4x = -4 |:4
x = -1

Als neues LGS erhält man so:

-4x -y = 0 (I) x = -1 (II)

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

-4 · ( -1 ) - y = 0
4 - y = 0
-y +4 = 0 | -4
-y = -4 |:(-1 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = -1 (I) 4x -2y = 8 (II)

Lösung einblenden
x -2y = -1 (I) 4x -2y = 8 (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 -2y = -1 | +2y
x = -1 +2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -1 +2y ) (I) 4x -2y = 8 (II)

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

4 · ( -1 +2y ) -2y = 8
-4 +8y -2y = 8
6y -4 = 8 | +4
6y = 12 |:6
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -1 +22

= -1 +4

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -3y = -7 (I) 2x +5y = 17 (II)

Lösung einblenden
2x -3y = -7 (I) 2x +5y = 17 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -3y = -7
-3y +2x = -7 | -2x
-3y = -7 -2x |:(-3 )
y = 7 3 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 3 + 2 3 x ) (I) 2x +5y = 17 (II)

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

2x + 5 · ( 7 3 + 2 3 x ) = 17
2x + 35 3 + 10 3 x = 17
16 3 x + 35 3 = 17 |⋅ 3
3( 16 3 x + 35 3 ) = 51
16x +35 = 51 | -35
16x = 16 |:16
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 3 + 2 3 1

= 7 3 + 2 3

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (1|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x - 3 5 y = -2 (I) 2 3 x - 2 5 y = 16 3 (II)

Lösung einblenden
-x - 3 5 y = -2 (I) 2 3 x - 2 5 y = 16 3 (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 - 3 5 y = -2 |⋅ 5
5( -x - 3 5 y) = -10
-5x -3y = -10 | +3y
-5x = -10 +3y |:(-5 )
x = 2 - 3 5 y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 2 - 3 5 y ) (I) 2 3 x - 2 5 y = 16 3 (II)

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

2 3 · ( 2 - 3 5 y ) - 2 5 y = 16 3
4 3 - 2 5 y - 2 5 y = 16 3
- 4 5 y + 4 3 = 16 3 |⋅ 15
15( - 4 5 y + 4 3 ) = 80
-12y +20 = 80 | -20
-12y = 60 |:(-12 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 2 - 3 5 ( -5 )

= 2 +3

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -2 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.:

-3x +5y = ?

-5x +5y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -2 und y = -5 einsetzen und ausrechnen:

-3x +5y = 6 -25 = -19

-5x +5y = 10 -25 = -15

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +5y = -19

-5x +5y = -15

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x -12y = 3 (I) -x +4y = -1 (II)

Lösung einblenden
3x -12y = 3 (I) -x +4y = -1 (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 +4y = -1 | -4y
-x = -1 -4y |:(-1 )
x = 1 +4y

Als neues LGS erhält man so:

3x -12y = 3 (I) x = ( 1 +4y ) (II)

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

3 · ( 1 +4y ) -12y = 3
3 +12y -12y = 3
3 = 3 | -3
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von y gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 195 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 200 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 +6y = 195 (I) 4x +6y = 200 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +6y = 195
6y +3x = 195 | -3x
6y = 195 -3x |:6
y = 65 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 65 2 - 1 2 x ) (I) 4x +6y = 200 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 65 2 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 6 · ( 65 2 - 1 2 x ) = 200
4x +195 -3x = 200
x +195 = 200 | -195
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 65 2 - 1 2 5

= 65 2 - 5 2

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (5|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30