Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +5y = -9 .

Bestimme x so, dass (x|-1) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -1 in die Gleichung ein und erhält:

-2x +5( -1 ) = -9

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-2x +5( -1 ) = -9
-2x -5 = -9 | +5
-2x = -4 |:(-2 )
x = 2

Die Lösung ist somit: (2|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x - y = 16 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|-4)
denn 2⋅6 -1( - 4 ) = 12 +4 = 16

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|-6)
denn 2⋅5 -1( - 6 ) = 10 +6 = 16

Oder : (7|-2)
denn 2⋅7 -1( - 2 ) = 14 +2 = 16

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-2x -3y = 5 (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:

-2x -3y = 5 (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:

-2 · ( -1 ) -3y = 5
2 -3y = 5
-3y +2 = 5 | -2
-3y = 3 |:(-3 )
y = -1

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|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = 10 (I) -2x +3y = -16 (II)

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

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 10 +2y ) (I) -2x +3y = -16 (II)

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

-2 · ( 10 +2y ) +3y = -16
-20 -4y +3y = -16
-y -20 = -16 | +20
-y = 4 |:(-1 )
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 10 +2( -4 )

= 10 -8

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +4y = -20 (I) -5x -5y = 25 (II)

Lösung einblenden
-x +4y = -20 (I) -5x -5y = 25 (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 +4y = -20 | -4y
-x = -20 -4y |:(-1 )
x = 20 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 20 +4y ) (I) -5x -5y = 25 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 20 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( 20 +4y ) -5y = 25
-100 -20y -5y = 25
-25y -100 = 25 | +100
-25y = 125 |:(-25 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 20 +4( -5 )

= 20 -20

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 2 x + 1 5 y = 14 5 (I) - 2 5 x + 2 5 y = 0 (II)

Lösung einblenden
1 2 x + 1 5 y = 14 5 (I) - 2 5 x + 2 5 y = 0 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

1 2 x + 1 5 y = 14 5
1 5 y + 1 2 x = 14 5 |⋅ 10
10( 1 5 y + 1 2 x) = 28
2y +5x = 28 | -5x
2y = 28 -5x |:2
y = 14 - 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 14 - 5 2 x ) (I) - 2 5 x + 2 5 y = 0 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 14 - 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 2 5 x + 2 5 · ( 14 - 5 2 x ) = 0
- 2 5 x + 28 5 - x = 0
- 7 5 x + 28 5 = 0 |⋅ 5
5( - 7 5 x + 28 5 ) = 0
-7x +28 = 0 | -28
-7x = -28 |:(-7 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 14 - 5 2 4

= 14 -10

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

3x +4y = ?

5x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = -4 einsetzen und ausrechnen:

3x +4y = 3 -16 = -13

5x +6y = 5 -24 = -19

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

3x +4y = -13

5x +6y = -19

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x +3y = 1 (I) -3x -9y = -4 (II)

Lösung einblenden
x +3y = 1 (I) -3x -9y = -4 (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 = 1 | -3y
x = 1 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 1 -3y ) (I) -3x -9y = -4 (II)

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

-3 · ( 1 -3y ) -9y = -4
-3 +9y -9y = -4
-3 = -4 | +3
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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 184 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 5 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 135 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:

8x +8y = 184 (I) 5x +6y = 135 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +8y = 184
8y +8x = 184 | -8x
8y = 184 -8x |:8
y = 23 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 23 - x ) (I) 5x +6y = 135 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 23 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 6 · ( 23 - x ) = 135
5x +138 -6x = 135
-x +138 = 135 | -138
-x = -3 |:(-1 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 23 - 3

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (3|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20