Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +4y = 36 .

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

Lösung einblenden

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

4x +45 = 36

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x +45 = 36
4x +20 = 36 | -20
4x = 16 |:4
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|5)
denn 5⋅4 -35 = 20 -15 = 5

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (1|0)
denn 5⋅1 -30 = 5 +0 = 5

Oder : (7|10)
denn 5⋅7 -310 = 35 -30 = 5

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

-2x = 2 |:(-2 )
x = -1

Als neues LGS erhält man so:

-2x +y = 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 ) + y = 5
2 + y = 5
y +2 = 5 | -2
y = 3

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|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = -7 (I) -4x +3y = 5 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -7 (I) -4x +3y = 5 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem y ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach y umstellt:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -7 -3x ) (I) -4x +3y = 5 (II)

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

-4x + 3 · ( -7 -3x ) = 5
-4x -21 -9x = 5
-13x -21 = 5 | +21
-13x = 26 |:(-13 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -7 -3( -2 )

= -7 +6

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
2x +5y = -20 (I) 3x -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:

3x - y = 4
-y +3x = 4 | -3x
-y = 4 -3x |:(-1 )
y = -4 +3x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x + 5 · ( -4 +3x ) = -20
2x -20 +15x = -20
17x -20 = -20 | +20
17x = 0 |:17
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 +30

= -4 +0

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (0|-4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -31 -4y = 2x -9y (I)
0 = -3x +2( 7 -2y) (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 -31 -4y = 2x -9y (I)
0 = -3x +2( 7 -2y) (II)
-x -31 -4y = 2x -9y | + 31 -2x +9y (I)
0 = -3x +14 -4y | + 3x +4y (II)
-3x +5y = 31 (I) 3x +4y = 14 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +5y = 31
5y -3x = 31 | +3x
5y = 31 +3x |:5
y = 31 5 + 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 31 5 + 3 5 x ) (I) 3x +4y = 14 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 31 5 + 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 4 · ( 31 5 + 3 5 x ) = 14
3x + 124 5 + 12 5 x = 14
27 5 x + 124 5 = 14 |⋅ 5
5( 27 5 x + 124 5 ) = 70
27x +124 = 70 | -124
27x = -54 |:27
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 31 5 + 3 5 ( -2 )

= 31 5 - 6 5

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

-3x -4y = ?

-5x -4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = -5 einsetzen und ausrechnen:

-3x -4y = 12 +20 = 32

-5x -4y = 20 +20 = 40

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x -4y = 32

-5x -4y = 40

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

6x +9y = -9 (I) -2x -3y = 3 (II)

Lösung einblenden
6x +9y = -9 (I) -2x -3y = 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +9y = -9
9y +6x = -9 | -6x
9y = -9 -6x |:9
y = -1 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -1 - 2 3 x ) (I) -2x -3y = 3 (II)

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

-2x -3 · ( -1 - 2 3 x ) = 3
-2x +3 +2x = 3
3 = 3 | -3
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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 76 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 81 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 +4y = 76 (I) 3x +5y = 81 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +4y = 76
4y +8x = 76 | -8x
4y = 76 -8x |:4
y = 19 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 19 -2x ) (I) 3x +5y = 81 (II)

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

3x + 5 · ( 19 -2x ) = 81
3x +95 -10x = 81
-7x +95 = 81 | -95
-7x = -14 |:(-7 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 19 -22

= 19 -4

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (2|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15