Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x +4y = -12 .

Bestimme x so, dass (x|-1) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -1 in die Gleichung ein und erhält:

2x +4( -1 ) = -12

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

2x +4( -1 ) = -12
2x -4 = -12 | +4
2x = -8 |:2
x = -4

Die Lösung ist somit: (-4|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-7|1)
denn -5⋅( - 7 ) -21 = 35 -2 = 33

Oder : (-3|-9)
denn -5⋅( - 3 ) -2( - 9 ) = 15 +18 = 33

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +4y = 11 (I) -2x = 6 (II)

Lösung einblenden
3x +4y = 11 (I) -2x = 6 (II)

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

-2x = 6 |:(-2 )
x = -3

Als neues LGS erhält man so:

3x +4y = 11 (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:

3 · ( -3 ) +4y = 11
-9 +4y = 11
4y -9 = 11 | +9
4y = 20 |:4
y = 5

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|5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x -4y = 7 (I) x -3y = 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 -3y = 6 | +3y
x = 6 +3y

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 6 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 · ( 6 +3y ) -4y = 7
6 +3y -4y = 7
-y +6 = 7 | -6
-y = 1 |:(-1 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 6 +3( -1 )

= 6 -3

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +4y = -6 (I) x +3y = 24 (II)

Lösung einblenden
-5x +4y = -6 (I) x +3y = 24 (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 +3y = 24 | -3y
x = 24 -3y

Als neues LGS erhält man so:

-5x +4y = -6 (I) x = ( 24 -3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 24 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( 24 -3y ) +4y = -6
-120 +15y +4y = -6
19y -120 = -6 | +120
19y = 114 |:19
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 24 -36

= 24 -18

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|6)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x - 3 2 y = 39 2 (I) - 2 3 x - 2 5 y = - 2 3 (II)

Lösung einblenden
3x - 3 2 y = 39 2 (I) - 2 3 x - 2 5 y = - 2 3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x - 3 2 y = 39 2
- 3 2 y +3x = 39 2 |⋅ 2
2( - 3 2 y +3x) = 39
-3y +6x = 39 | -6x
-3y = 39 -6x |:(-3 )
y = -13 +2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -13 +2x ) (I) - 2 3 x - 2 5 y = - 2 3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -13 +2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 2 3 x - 2 5 · ( -13 +2x ) = - 2 3
- 2 3 x + 26 5 - 4 5 x = - 2 3
- 22 15 x + 26 5 = - 2 3 |⋅ 15
15( - 22 15 x + 26 5 ) = -10
-22x +78 = -10 | -78
-22x = -88 |:(-22 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -13 +24

= -13 +8

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 2 und y = 2 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

2x -3y = ?

-2x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 2 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

2x -3y = 4 -6 = -2

-2x +6y = -4 +12 = 8

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -3y = -2

-2x +6y = 8

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-4x +3y = 2 (I) 12x -9y = -6 (II)

Lösung einblenden
-4x +3y = 2 (I) 12x -9y = -6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 2 3 + 4 3 x ) (I) 12x -9y = -6 (II)

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

12x -9 · ( 2 3 + 4 3 x ) = -6
12x -6 -12x = -6
-6 = -6 | +6
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 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 158 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 112 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:

2x +6y = 158 (I) 3x +4y = 112 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +6y = 158
6y +2x = 158 | -2x
6y = 158 -2x |:6
y = 79 3 - 1 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 79 3 - 1 3 x ) (I) 3x +4y = 112 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 79 3 - 1 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 4 · ( 79 3 - 1 3 x ) = 112
3x + 316 3 - 4 3 x = 112
5 3 x + 316 3 = 112 |⋅ 3
3( 5 3 x + 316 3 ) = 336
5x +316 = 336 | -316
5x = 20 |:5
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 79 3 - 1 3 4

= 79 3 - 4 3

= 25

also

y = 25

Die Lösung des LGS ist damit: (4|25)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 25