Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x -4y = 32 .

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 -4⋅( -5 ) = 32

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x -4⋅( -5 ) = 32
4x +20 = 32 | -20
4x = 12 |:4
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -4y = 20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|-5)
denn -4⋅0 -4⋅( - 5 ) = 0 +20 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|-1)
denn -4⋅( - 4 ) -4⋅( - 1 ) = 16 +4 = 20

Oder : (4|-9)
denn -4⋅4 -4⋅( - 9 ) = -16 +36 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +2y = 16 (I) 4x = -12 (II)

Lösung einblenden
-4x +2y = 16 (I) 4x = -12 (II)

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

4x = -12 |:4
x = -3

Als neues LGS erhält man so:

-4x +2y = 16 (I) x = -3 (II)

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

-4 · ( -3 ) +2y = 16
12 +2y = 16
2y +12 = 16 | -12
2y = 4 |:2
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x -4 · ( -9 -3x ) = 4
4x +36 +12x = 4
16x +36 = 4 | -36
16x = -32 |:16
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -9 -3⋅( -2 )

= -9 +6

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 1 2 + 3 4 x ) (I) -3x +5y = 2 (II)

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

-3x + 5 · ( - 1 2 + 3 4 x ) = 2
-3x - 5 2 + 15 4 x = 2
3 4 x - 5 2 = 2 |⋅ 4
4( 3 4 x - 5 2 ) = 8
3x -10 = 8 | +10
3x = 18 |:3
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 1 2 + 3 4 ⋅6

= - 1 2 + 9 2

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (6|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 4 x + 1 5 y = 7 20 (I) 3 2 x - 3 2 y = -6 (II)

Lösung einblenden
1 4 x + 1 5 y = 7 20 (I) 3 2 x - 3 2 y = -6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

1 4 x + 1 5 y = 7 20
1 5 y + 1 4 x = 7 20 |⋅ 20
20( 1 5 y + 1 4 x) = 7
4y +5x = 7 | -5x
4y = 7 -5x |:4
y = 7 4 - 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 4 - 5 4 x ) (I) 3 2 x - 3 2 y = -6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 4 - 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3 2 x - 3 2 · ( 7 4 - 5 4 x ) = -6
3 2 x - 21 8 + 15 8 x = -6
27 8 x - 21 8 = -6 |⋅ 8
8( 27 8 x - 21 8 ) = -48
27x -21 = -48 | +21
27x = -27 |:27
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 4 - 5 4 ⋅( -1 )

= 7 4 + 5 4

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 und y = 3 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 = 3 einsetzen und ausrechnen:

-4x -4y = -16 -12 = -28

-5x -7y = -20 -21 = -41

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x -4y = -28

-5x -7y = -41

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

4x + y = 1
y +4x = 1 | -4x
y = 1 -4x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-12x -3 · ( 1 -4x ) = -3
-12x -3 +12x = -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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 205 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 3 Halogenleuchten zusammen 79 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:

5x +8y = 205 (I) 4x +3y = 79 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +8y = 205
8y +5x = 205 | -5x
8y = 205 -5x |:8
y = 205 8 - 5 8 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 205 8 - 5 8 x ) (I) 4x +3y = 79 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 205 8 - 5 8 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 3 · ( 205 8 - 5 8 x ) = 79
4x + 615 8 - 15 8 x = 79
17 8 x + 615 8 = 79 |⋅ 8
8( 17 8 x + 615 8 ) = 632
17x +615 = 632 | -615
17x = 17 |:17
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 205 8 - 5 8 ⋅1

= 205 8 - 5 8

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (1|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25