Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -2y = 12 .

Bestimme y so, dass (0|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 0 in die Gleichung ein und erhält:

3⋅0 -2y = 12

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

3⋅0 -2y = 12
-2y = 12 |:(-2 )
y = -6

Die Lösung ist somit: (0|-6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -5y = 8 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (2|0)
denn 4⋅2 -5⋅0 = 8 +0 = 8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|-4)
denn 4⋅( - 3 ) -5⋅( - 4 ) = -12 +20 = 8

Oder : (7|4)
denn 4⋅7 -5⋅4 = 28 -20 = 8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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: (1|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -4y = -16 (I) 3x +y = 0 (II)

Lösung einblenden
4x -4y = -16 (I) 3x +y = 0 (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 = 0
y +3x = 0 | -3x
y = -3x

Als neues LGS erhält man so:

4x -4y = -16 (I) +y = -3 x (II)

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

4x -4 · ( -3x ) = -16
4x +12x = -16
16x = -16 |:16
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -3⋅( -1 )

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -3y = 23 (I) 4x +3y = -31 (II)

Lösung einblenden
-2x -3y = 23 (I) 4x +3y = -31 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -3y = 23
-3y -2x = 23 | +2x
-3y = 23 +2x |:(-3 )
y = - 23 3 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 23 3 - 2 3 x ) (I) 4x +3y = -31 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 23 3 - 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 3 · ( - 23 3 - 2 3 x ) = -31
4x -23 -2x = -31
2x -23 = -31 | +23
2x = -8 |:2
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 23 3 - 2 3 ⋅( -4 )

= - 23 3 + 8 3

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-8 = x -2y (I)
9x = 5( x +8 )-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:

-8 = x -2y (I)
9x = 5( x +8 )-4y (II)
-8 = x -2y | + 8 - x +2y (I)
9x = 5x +40 -4y | -5x +4y (II)
-x +2y = 8 (I) 4x +4y = 40 (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 = 8 | -2y
-x = 8 -2y |:(-1 )
x = -8 +2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -8 +2y ) (I) 4x +4y = 40 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -8 +2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -8 +2y ) +4y = 40
-32 +8y +4y = 40
12y -32 = 40 | +32
12y = 72 |:12
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -8 +2⋅6

= -8 +12

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -5 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.:

1x -2y = ?

-1x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -5 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

1x -2y = -5 +2 = -3

-1x +3y = 5 -3 = 2

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x -2y = -3

-1x +3y = 2

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-12x +4y = 4 (I) 3x -y = -1 (II)

Lösung einblenden
-12x +4y = 4 (I) 3x -y = -1 (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 = -1
-y +3x = -1 | -3x
-y = -1 -3x |:(-1 )
y = 1 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-12x +4y = 4 (I) +y = ( 1 +3x ) (II)

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

-12x + 4 · ( 1 +3x ) = 4
-12x +4 +12x = 4
4 = 4 | -4
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 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 1880 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 2 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 380 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 -4y = 1880 (I) 2x -4y = 380 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x -4y = 1880
-4y +7x = 1880 | -7x
-4y = 1880 -7x |:(-4 )
y = -470 + 7 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -470 + 7 4 x ) (I) 2x -4y = 380 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -470 + 7 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -4 · ( -470 + 7 4 x ) = 380
2x +1880 -7x = 380
-5x +1880 = 380 | -1880
-5x = -1500 |:(-5 )
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -470 + 7 4 ⋅300

= -470 +525

= 55

also

y = 55

Die Lösung des LGS ist damit: (300|55)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 55