Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +4y = 12 .

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

Lösung einblenden

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

x +42 = 12

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +42 = 12
x +8 = 12 | -8
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x - y = 18 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-7|3)
denn -3⋅( - 7 ) -13 = 21 -3 = 18

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-8|6)
denn -3⋅( - 8 ) -16 = 24 -6 = 18

Oder : (-6|0)
denn -3⋅( - 6 ) -10 = 18 +0 = 18

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3y = -18 (I) 2x +4y = 30 (II)

Lösung einblenden
-3y = -18 (I) 2x +4y = 30 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein x mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach y umstellen:

-3y = -18 |:(-3 )
y = 6

Als neues LGS erhält man so:

+y = 6 (I) 2x +4y = 30 (II)

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

2x + 4 · 6 = 30
2x +24 = 30 | -24
2x = 6 |:2
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (3|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -4y = -40 (I) x -3y = -14 (II)

Lösung einblenden
-4x -4y = -40 (I) x -3y = -14 (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 = -14 | +3y
x = -14 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-4x -4y = -40 (I) x = ( -14 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -14 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-4 · ( -14 +3y ) -4y = -40
56 -12y -4y = -40
-16y +56 = -40 | -56
-16y = -96 |:(-16 )
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -14 +36

= -14 +18

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -y = 10 (I) 3x -y = -6 (II)

Lösung einblenden
-5x -y = 10 (I) 3x -y = -6 (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:

3x - y = -6
-y +3x = -6 | -3x
-y = -6 -3x |:(-1 )
y = 6 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-5x -y = 10 (I) +y = ( 6 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 6 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-5x -1 · ( 6 +3x ) = 10
-5x -6 -3x = 10
-8x -6 = 10 | +6
-8x = 16 |:(-8 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 +3( -2 )

= 6 -6

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5 - y = -3x -8 (I)
-x +19 + y = -4y (II)

Lösung einblenden

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

5 - y = -3x -8 | -5 +3x (I)
-x +19 + y = -4y | -19 +4y (II)
3x -y = -13 (I) -x +5y = -19 (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 +5y = -19 | -5y
-x = -19 -5y |:(-1 )
x = 19 +5y

Als neues LGS erhält man so:

3x -y = -13 (I) x = ( 19 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 19 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

3 · ( 19 +5y ) - y = -13
57 +15y - y = -13
14y +57 = -13 | -57
14y = -70 |:14
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 19 +5( -5 )

= 19 -25

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 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.:

-4x +4y = ?

-5x +7y = ?

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

-4x +4y = 16 +16 = 32

-5x +7y = 20 +28 = 48

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +4y = 32

-5x +7y = 48

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

12x + 8 · ( 3 2 - 3 2 x ) = 12
12x +12 -12x = 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:

In einem Raum brennen 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 89 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 187 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:

7x +3y = 89 (I) 6x +7y = 187 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +3y = 89
3y +7x = 89 | -7x
3y = 89 -7x |:3
y = 89 3 - 7 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 89 3 - 7 3 x ) (I) 6x +7y = 187 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 89 3 - 7 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 7 · ( 89 3 - 7 3 x ) = 187
6x + 623 3 - 49 3 x = 187
- 31 3 x + 623 3 = 187 |⋅ 3
3( - 31 3 x + 623 3 ) = 561
-31x +623 = 561 | -623
-31x = -62 |:(-31 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 89 3 - 7 3 2

= 89 3 - 14 3

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (2|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25