Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = 11 .

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 = 11

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

44 + y = 11
16 + y = 11
y +16 = 11 | -16
y = -5

Die Lösung ist somit: (4|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x + y = 12 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-3|6)
denn -2⋅( - 3 ) +16 = 6 +6 = 12

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|8)
denn -2⋅( - 2 ) +18 = 4 +8 = 12

Oder : (-4|4)
denn -2⋅( - 4 ) +14 = 8 +4 = 12

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-2x = 6 (I) 4x +2y = -4 (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 = 6 |:(-2 )
x = -3

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4 · ( -3 ) +2y = -4
-12 +2y = -4
2y -12 = -4 | +12
2y = 8 |:2
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x -2y = 6 (I) 2x +y = 2 (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:

2x + y = 2
y +2x = 2 | -2x
y = 2 -2x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 -22

= 2 -4

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-x +3y = 3 (I) -4x +5y = 5 (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 = 3 | -3y
-x = 3 -3y |:(-1 )
x = -3 +3y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4 · ( -3 +3y ) +5y = 5
12 -12y +5y = 5
-7y +12 = 5 | -12
-7y = -7 |:(-7 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -3 +31

= -3 +3

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4( -x + y) -9 = -7x +2y (I)
-5y = x -2( 5 + y) (II)

Lösung einblenden

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

4( -x + y) -9 = -7x +2y (I)
-5y = x -2( 5 + y) (II)
-4x -9 +4y = -7x +2y | + 9 +7x -2y (I)
-5y = x -10 -2y | -x +2y (II)
3x +2y = 9 (I) -x -3y = -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 -3y = -10 | +3y
-x = -10 +3y |:(-1 )
x = 10 -3y

Als neues LGS erhält man so:

3x +2y = 9 (I) x = ( 10 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 10 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 10 -3y ) +2y = 9
30 -9y +2y = 9
-7y +30 = 9 | -30
-7y = -21 |:(-7 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 10 -33

= 10 -9

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -3 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.:

-4x +3y = ?

-1x -2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -3 und y = -5 einsetzen und ausrechnen:

-4x +3y = 12 -15 = -3

-1x -2y = 3 +10 = 13

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +3y = -3

-1x -2y = 13

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x +4y = -2
4y -2x = -2 | +2x
4y = -2 +2x |:4
y = - 1 2 + 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 1 2 + 1 2 x ) (I) 8x -16y = 8 (II)

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

8x -16 · ( - 1 2 + 1 2 x ) = 8
8x +8 -8x = 8
8 = 8 | -8
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 7 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 1965 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 7 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 1875 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:

7x -3y = 1965 (I) 7x -5y = 1875 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x -3y = 1965
-3y +7x = 1965 | -7x
-3y = 1965 -7x |:(-3 )
y = -655 + 7 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -655 + 7 3 x ) (I) 7x -5y = 1875 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -655 + 7 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x -5 · ( -655 + 7 3 x ) = 1875
7x +3275 - 35 3 x = 1875
- 14 3 x +3275 = 1875 |⋅ 3
3( - 14 3 x +3275 ) = 5625
-14x +9825 = 5625 | -9825
-14x = -4200 |:(-14 )
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -655 + 7 3 300

= -655 +700

= 45

also

y = 45

Die Lösung des LGS ist damit: (300|45)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 45