Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

-3x - 0 = 12

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-3x - 0 = 12
-3x = 12 |:(-3 )
x = -4

Die Lösung ist somit: (-4|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x + y = -21 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|4)
denn 5⋅( - 5 ) +14 = -25 +4 = -21

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-4|-1)
denn 5⋅( - 4 ) +1( - 1 ) = -20 -1 = -21

Oder : (-6|9)
denn 5⋅( - 6 ) +19 = -30 +9 = -21

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +2y = -1 (I) -3y = 15 (II)

Lösung einblenden
3x +2y = -1 (I) -3y = 15 (II)

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

-3y = 15 |:(-3 )
y = -5

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x + 2 · ( -5 ) = -1
3x -10 = -1 | +10
3x = 9 |:3
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
2x +5y = -6 (I) x +2y = -2 (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 = -2 | -2y
x = -2 -2y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2 · ( -2 -2y ) +5y = -6
-4 -4y +5y = -6
y -4 = -6 | +4
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -2 -2( -2 )

= -2 +4

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x +3y = -26 (I) -2x +5y = -2 (II)

Lösung einblenden
5x +3y = -26 (I) -2x +5y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +3y = -26
3y +5x = -26 | -5x
3y = -26 -5x |:3
y = - 26 3 - 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 26 3 - 5 3 x ) (I) -2x +5y = -2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 26 3 - 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 5 · ( - 26 3 - 5 3 x ) = -2
-2x - 130 3 - 25 3 x = -2
- 31 3 x - 130 3 = -2 |⋅ 3
3( - 31 3 x - 130 3 ) = -6
-31x -130 = -6 | +130
-31x = 124 |:(-31 )
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 26 3 - 5 3 ( -4 )

= - 26 3 + 20 3

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 2 x +3y = 15 2 (I) - 3 2 x - 3 2 y = - 15 2 (II)

Lösung einblenden
3 2 x +3y = 15 2 (I) - 3 2 x - 3 2 y = - 15 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3 2 x +3y = 15 2
3y + 3 2 x = 15 2 |⋅ 2
2( 3y + 3 2 x) = 15
6y +3x = 15 | -3x
6y = 15 -3x |:6
y = 5 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

- 3 2 x - 3 2 · ( 5 2 - 1 2 x ) = - 15 2
- 3 2 x - 15 4 + 3 4 x = - 15 2
- 3 4 x - 15 4 = - 15 2 |⋅ 4
4( - 3 4 x - 15 4 ) = -30
-3x -15 = -30 | +15
-3x = -15 |:(-3 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 5 2 - 1 2 5

= 5 2 - 5 2

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (5|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 und y = 4 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 +4y = ?

2x -10y = ?

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

-1x +4y = -5 +16 = 11

2x -10y = 10 -40 = -30

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +4y = 11

2x -10y = -30

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +2y = -3 (I) 16x -8y = 10 (II)

Lösung einblenden
-4x +2y = -3 (I) 16x -8y = 10 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +2y = -3
2y -4x = -3 | +4x
2y = -3 +4x |:2
y = - 3 2 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 3 2 +2x ) (I) 16x -8y = 10 (II)

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

16x -8 · ( - 3 2 +2x ) = 10
16x +12 -16x = 10
12 = 10 | -12
0 = -2

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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 143 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 5 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 180 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:

3x +4y = 143 (I) 5x +5y = 180 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +4y = 143
4y +3x = 143 | -3x
4y = 143 -3x |:4
y = 143 4 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 143 4 - 3 4 x ) (I) 5x +5y = 180 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 143 4 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 5 · ( 143 4 - 3 4 x ) = 180
5x + 715 4 - 15 4 x = 180
5 4 x + 715 4 = 180 |⋅ 4
4( 5 4 x + 715 4 ) = 720
5x +715 = 720 | -715
5x = 5 |:5
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 143 4 - 3 4 1

= 143 4 - 3 4

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (1|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35