Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x - y = -10 .

Bestimme x so, dass (x|6) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 6 in die Gleichung ein und erhält:

-x - 6 = -10

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-x - 6 = -10
-x -6 = -10 | +6
-x = -4 |:(-1 )
x = 4

Die Lösung ist somit: (4|6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +4y = -33 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|-2)
denn -5⋅5 +4( - 2 ) = -25 -8 = -33

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (9|3)
denn -5⋅9 +43 = -45 +12 = -33

Oder : (1|-7)
denn -5⋅1 +4( - 7 ) = -5 -28 = -33

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x = 4 (I) -4x -3y = 11 (II)

Lösung einblenden
-2x = 4 (I) -4x -3y = 11 (II)

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

-2x = 4 |:(-2 )
x = -2

Als neues LGS erhält man so:

x = -2 (I) -4x -3y = 11 (II)

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

-4 · ( -2 ) -3y = 11
8 -3y = 11
-3y +8 = 11 | -8
-3y = 3 |:(-3 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -3y = 8 (I) x -2y = 4 (II)

Lösung einblenden
x -3y = 8 (I) x -2y = 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 -2y = 4 | +2y
x = 4 +2y

Als neues LGS erhält man so:

x -3y = 8 (I) x = ( 4 +2y ) (II)

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

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

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 4 +2( -4 )

= 4 -8

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +4y = 0 (I) 4x +y = -5 (II)

Lösung einblenden
-4x +4y = 0 (I) 4x +y = -5 (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:

4x + y = -5
y +4x = -5 | -4x
y = -5 -4x

Als neues LGS erhält man so:

-4x +4y = 0 (I) +y = ( -5 -4x ) (II)

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

-4x + 4 · ( -5 -4x ) = 0
-4x -20 -16x = 0
-20x -20 = 0 | +20
-20x = 20 |:(-20 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 -4( -1 )

= -5 +4

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 2 3 x + 2 5 y = - 56 15 (I) - 1 2 x + 2 3 y = - 19 6 (II)

Lösung einblenden
- 2 3 x + 2 5 y = - 56 15 (I) - 1 2 x + 2 3 y = - 19 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 2 3 x + 2 5 y = - 56 15
2 5 y - 2 3 x = - 56 15 |⋅ 15
15( 2 5 y - 2 3 x) = -56
6y -10x = -56 | +10x
6y = -56 +10x |:6
y = - 28 3 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 28 3 + 5 3 x ) (I) - 1 2 x + 2 3 y = - 19 6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 28 3 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 1 2 x + 2 3 · ( - 28 3 + 5 3 x ) = - 19 6
- 1 2 x - 56 9 + 10 9 x = - 19 6
11 18 x - 56 9 = - 19 6 |⋅ 18
18( 11 18 x - 56 9 ) = -57
11x -112 = -57 | +112
11x = 55 |:11
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 28 3 + 5 3 5

= - 28 3 + 25 3

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -3 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.:

4x -5y = ?

8x -9y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -3 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

4x -5y = -12 -25 = -37

8x -9y = -24 -45 = -69

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

4x -5y = -37

8x -9y = -69

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-x +4y = 3 (I) 4x -16y = -9 (II)

Lösung einblenden
-x +4y = 3 (I) 4x -16y = -9 (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 = 3 | -4y
-x = 3 -4y |:(-1 )
x = -3 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -3 +4y ) (I) 4x -16y = -9 (II)

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

4 · ( -3 +4y ) -16y = -9
-12 +16y -16y = -9
-12 = -9 | +12
0 = 3

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 6 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 124 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 9 Halogenleuchten zusammen 192 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:

6x +5y = 124 (I) 3x +9y = 192 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x +5y = 124
5y +6x = 124 | -6x
5y = 124 -6x |:5
y = 124 5 - 6 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 124 5 - 6 5 x ) (I) 3x +9y = 192 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 124 5 - 6 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 9 · ( 124 5 - 6 5 x ) = 192
3x + 1116 5 - 54 5 x = 192
- 39 5 x + 1116 5 = 192 |⋅ 5
5( - 39 5 x + 1116 5 ) = 960
-39x +1116 = 960 | -1116
-39x = -156 |:(-39 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 124 5 - 6 5 4

= 124 5 - 24 5

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (4|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20