Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x -2y = -1 .

Bestimme x so, dass (x|3) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 3 in die Gleichung ein und erhält:

5x -23 = -1

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

5x -23 = -1
5x -6 = -1 | +6
5x = 5 |:5
x = 1

Die Lösung ist somit: (1|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x + y = 1 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|-3)
denn -4⋅( - 1 ) +1( - 3 ) = 4 -3 = 1

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|1)
denn -4⋅0 +11 = 0 +1 = 1

Oder : (-2|-7)
denn -4⋅( - 2 ) +1( - 7 ) = 8 -7 = 1

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +4y = -10 (I) 4x = 12 (II)

Lösung einblenden
-2x +4y = -10 (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:

-2x +4y = -10 (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:

-2 · 3 +4y = -10
-6 +4y = -10
4y -6 = -10 | +6
4y = -4 |:4
y = -1

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|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x -4y = -28 (I) 3x +y = 19 (II)

Lösung einblenden
-4x -4y = -28 (I) 3x +y = 19 (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 = 19
y +3x = 19 | -3x
y = 19 -3x

Als neues LGS erhält man so:

-4x -4y = -28 (I) +y = ( 19 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 19 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x -4 · ( 19 -3x ) = -28
-4x -76 +12x = -28
8x -76 = -28 | +76
8x = 48 |:8
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 19 -36

= 19 -18

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (6|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -5y = 0 (I) -2x -3y = 0 (II)

Lösung einblenden
-2x -5y = 0 (I) -2x -3y = 0 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -5y = 0
-5y -2x = 0 | +2x
-5y = 2x |:(-5 )
y = - 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = - 2 5 x (I) -2x -3y = 0 (II)

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

-2x -3 · ( - 2 5 x ) = 0
-2x + 6 5 x = 0
- 4 5 x = 0 |⋅ 5
-4x = 0 |:(-4 )
x = 0

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 2 5 ( 0 )

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

Zuerst formen wir die beiden Gleichungen so um, dass links nur noch die Variablen und rechts nur noch die Zahlenwerte stehen:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

5 · ( -6 -2y ) +5y = -5
-30 -10y +5y = -5
-5y -30 = -5 | +30
-5y = 25 |:(-5 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -6 -2( -5 )

= -6 +10

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

1x -5y = ?

4x -21y = ?

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

1x -5y = 5 +25 = 30

4x -21y = 20 +105 = 125

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x -5y = 30

4x -21y = 125

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

8x +12y = -8 (I) -2x -3y = 2 (II)

Lösung einblenden
8x +12y = -8 (I) -2x -3y = 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +12y = -8
12y +8x = -8 | -8x
12y = -8 -8x |:12
y = - 2 3 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x -3 · ( - 2 3 - 2 3 x ) = 2
-2x +2 +2x = 2
2 = 2 | -2
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 4 Stunden wandern. Danach hat sie 5 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 1000 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 6 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 1680 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:

4x -5y = 1000 (I) 6x -3y = 1680 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x -5y = 1000
-5y +4x = 1000 | -4x
-5y = 1000 -4x |:(-5 )
y = -200 + 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -200 + 4 5 x ) (I) 6x -3y = 1680 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -200 + 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x -3 · ( -200 + 4 5 x ) = 1680
6x +600 - 12 5 x = 1680
18 5 x +600 = 1680 |⋅ 5
5( 18 5 x +600 ) = 8400
18x +3000 = 8400 | -3000
18x = 5400 |:18
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -200 + 4 5 300

= -200 +240

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (300|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 40