Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x + y = -10 .

Bestimme y so, dass (4|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 4 in die Gleichung ein und erhält:

-44 + y = -10

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-44 + y = -10
-16 + y = -10
y -16 = -10 | +16
y = 6

Die Lösung ist somit: (4|6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x -4y = 42 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|-3)
denn 5⋅6 -4( - 3 ) = 30 +12 = 42

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (2|-8)
denn 5⋅2 -4( - 8 ) = 10 +32 = 42

Oder : (10|2)
denn 5⋅10 -42 = 50 -8 = 42

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +4y = -6 (I) -3y = -9 (II)

Lösung einblenden
3x +4y = -6 (I) -3y = -9 (II)

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

-3y = -9 |:(-3 )
y = 3

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x + 4 · 3 = -6
3x +12 = -6 | -12
3x = -18 |:3
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +4y = 8 (I) x -4y = -28 (II)

Lösung einblenden
4x +4y = 8 (I) x -4y = -28 (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 = -28 | +4y
x = -28 +4y

Als neues LGS erhält man so:

4x +4y = 8 (I) x = ( -28 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -28 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -28 +4y ) +4y = 8
-112 +16y +4y = 8
20y -112 = 8 | +112
20y = 120 |:20
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -28 +46

= -28 +24

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -4y = 24 (I) -x +y = 1 (II)

Lösung einblenden
-3x -4y = 24 (I) -x +y = 1 (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 = 1
y - x = 1 | + x
y = 1 + x

Als neues LGS erhält man so:

-3x -4y = 24 (I) +y = ( 1 + x ) (II)

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

-3x -4 · ( 1 + x ) = 24
-3x -4 -4x = 24
-7x -4 = 24 | +4
-7x = 28 |:(-7 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 -4

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x = x -2( 11 +2y) (I)
3( x + y) = 2x -9 (II)

Lösung einblenden

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

-x = x -2( 11 +2y) (I)
3( x + y) = 2x -9 (II)
-x = x -22 -4y | -x +4y (I)
3x +3y = 2x -9 | -2x (II)
-2x +4y = -22 (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

Als neues LGS erhält man so:

-2x +4y = -22 (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:

-2 · ( -9 -3y ) +4y = -22
18 +6y +4y = -22
10y +18 = -22 | -18
10y = -40 |:10
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -9 -3( -4 )

= -9 +12

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 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 = ?

3x +1y = ?

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

5x +3y = 10 +6 = 16

3x +1y = 6 +2 = 8

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +3y = 16

3x +1y = 8

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +2y = -3 (I) 16x -8y = 12 (II)

Lösung einblenden
-4x +2y = -3 (I) 16x -8y = 12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +2y = -3
2y -4x = -3 | +4x
2y = -3 +4x |:2
y = - 3 2 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 3 2 +2x ) (I) 16x -8y = 12 (II)

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

16x -8 · ( - 3 2 +2x ) = 12
16x +12 -16x = 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 3 Stunden wandern. Danach hat sie 5 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 250 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 2 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 180 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:

3x -5y = 250 (I) 2x -3y = 180 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -5y = 250
-5y +3x = 250 | -3x
-5y = 250 -3x |:(-5 )
y = -50 + 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -50 + 3 5 x ) (I) 2x -3y = 180 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -50 + 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -3 · ( -50 + 3 5 x ) = 180
2x +150 - 9 5 x = 180
1 5 x +150 = 180 |⋅ 5
5( 1 5 x +150 ) = 900
x +750 = 900 | -750
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -50 + 3 5 150

= -50 +90

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (150|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 40