Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +5y = 4 .

Bestimme x so, dass (x|5) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 5 in die Gleichung ein und erhält:

-3x +5⋅5 = 4

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-3x +5⋅5 = 4
-3x +25 = 4 | -25
-3x = -21 |:(-3 )
x = 7

Die Lösung ist somit: (7|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x +3y = -7 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|6)
denn 5⋅( - 5 ) +3⋅6 = -25 +18 = -7

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|1)
denn 5⋅( - 2 ) +3⋅1 = -10 +3 = -7

Oder : (-8|11)
denn 5⋅( - 8 ) +3⋅11 = -40 +33 = -7

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
-4y = 4 (I) x -y = -1 (II)

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

-4y = 4 |:(-4 )
y = -1

Als neues LGS erhält man so:

+y = -1 (I) x -y = -1 (II)

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

x -1 · ( -1 ) = -1
x +1 = -1 | -1
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +y = -14 (I) -2x -y = 4 (II)

Lösung einblenden
4x +y = -14 (I) -2x -y = 4 (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 = 4
-y -2x = 4 | +2x
-y = 4 +2x |:(-1 )
y = -4 -2x

Als neues LGS erhält man so:

4x +y = -14 (I) +y = ( -4 -2x ) (II)

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

4x + 1 · ( -4 -2x ) = -14
4x -4 -2x = -14
2x -4 = -14 | +4
2x = -10 |:2
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 -2⋅( -5 )

= -4 +10

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +3y = 21 (I) 3x -3y = 9 (II)

Lösung einblenden
3x +3y = 21 (I) 3x -3y = 9 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +3y = 21
3y +3x = 21 | -3x
3y = 21 -3x |:3
y = 7 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 - x ) (I) 3x -3y = 9 (II)

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

3x -3 · ( 7 - x ) = 9
3x -21 +3x = 9
6x -21 = 9 | +21
6x = 30 |:6
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 - 5

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (5|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 2 x - 1 2 y = 3 2 (I) -x - 3 4 y = 9 4 (II)

Lösung einblenden
- 1 2 x - 1 2 y = 3 2 (I) -x - 3 4 y = 9 4 (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 - 3 4 y = 9 4 |⋅ 4
4( -x - 3 4 y) = 9
-4x -3y = 9 | +3y
-4x = 9 +3y |:(-4 )
x = - 9 4 - 3 4 y

Als neues LGS erhält man so:

- 1 2 x - 1 2 y = 3 2 (I) x = ( - 9 4 - 3 4 y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( - 9 4 - 3 4 y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

- 1 2 · ( - 9 4 - 3 4 y ) - 1 2 y = 3 2
9 8 + 3 8 y - 1 2 y = 3 2
- 1 8 y + 9 8 = 3 2 |⋅ 8
8( - 1 8 y + 9 8 ) = 12
-y +9 = 12 | -9
-y = 3 |:(-1 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = - 9 4 - 3 4 ⋅( -3 )

= - 9 4 + 9 4

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -1 und y = 1 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 +1y = ?

3x +4y = ?

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

5x +1y = -5 +1 = -4

3x +4y = -3 +4 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +1y = -4

3x +4y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x -5y = 20 (I) -4x +2y = -22 (II)

Lösung einblenden
3x -5y = 20 (I) -4x +2y = -22 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -5y = 20
-5y +3x = 20 | -3x
-5y = 20 -3x |:(-5 )
y = -4 + 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -4 + 3 5 x ) (I) -4x +2y = -22 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -4 + 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x + 2 · ( -4 + 3 5 x ) = -22
-4x -8 + 6 5 x = -22
- 14 5 x -8 = -22 |⋅ 5
5( - 14 5 x -8 ) = -110
-14x -40 = -110 | +40
-14x = -70 |:(-14 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 + 3 5 ⋅5

= -4 +3

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-1)

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 126 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 234 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:

2x +4y = 126 (I) 8x +7y = 234 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +4y = 126
4y +2x = 126 | -2x
4y = 126 -2x |:4
y = 63 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 63 2 - 1 2 x ) (I) 8x +7y = 234 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 63 2 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 7 · ( 63 2 - 1 2 x ) = 234
8x + 441 2 - 7 2 x = 234
9 2 x + 441 2 = 234 |⋅ 2
2( 9 2 x + 441 2 ) = 468
9x +441 = 468 | -441
9x = 27 |:9
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 63 2 - 1 2 ⋅3

= 63 2 - 3 2

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (3|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30