Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +4y = -10 .

Bestimme y so, dass (2|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 2 in die Gleichung ein und erhält:

-2 +4y = -10

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2 +4y = -10
-2 +4y = -10
4y -2 = -10 | +2
4y = -8 |:4
y = -2

Die Lösung ist somit: (2|-2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x -4y = 12 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|2)
denn -5⋅( - 4 ) -42 = 20 -8 = 12

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-8|7)
denn -5⋅( - 8 ) -47 = 40 -28 = 12

Oder : (0|-3)
denn -5⋅0 -4( - 3 ) = 0 +12 = 12

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x = -4 (I) -4x -y = -20 (II)

Lösung einblenden
-x = -4 (I) -4x -y = -20 (II)

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

-x = -4 |:(-1 )
x = 4

Als neues LGS erhält man so:

x = 4 (I) -4x -y = -20 (II)

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

-4 · 4 - y = -20
-16 - y = -20
-y -16 = -20 | +16
-y = -4 |:(-1 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
3x +y = -1 (I) -2x +y = 4 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 +2( -1 )

= 4 -2

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = -18 (I) 3x +4y = -27 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -18 (I) 3x +4y = -27 (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:

3x + y = -18
y +3x = -18 | -3x
y = -18 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -18 -3x ) (I) 3x +4y = -27 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -18 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 4 · ( -18 -3x ) = -27
3x -72 -12x = -27
-9x -72 = -27 | +72
-9x = 45 |:(-9 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -18 -3( -5 )

= -18 +15

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 3 x - 1 4 y = 1 4 (I) - 1 3 x - 1 5 y = - 8 5 (II)

Lösung einblenden
1 3 x - 1 4 y = 1 4 (I) - 1 3 x - 1 5 y = - 8 5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

1 3 x - 1 4 y = 1 4
- 1 4 y + 1 3 x = 1 4 |⋅ 12
12( - 1 4 y + 1 3 x) = 3
-3y +4x = 3 | -4x
-3y = 3 -4x |:(-3 )
y = -1 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -1 + 4 3 x ) (I) - 1 3 x - 1 5 y = - 8 5 (II)

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

- 1 3 x - 1 5 · ( -1 + 4 3 x ) = - 8 5
- 1 3 x + 1 5 - 4 15 x = - 8 5
- 3 5 x + 1 5 = - 8 5 |⋅ 5
5( - 3 5 x + 1 5 ) = -8
-3x +1 = -8 | -1
-3x = -9 |:(-3 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -1 + 4 3 3

= -1 +4

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

-5x -1y = ?

-1x -3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 5 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

-5x -1y = -25 +2 = -23

-1x -3y = -5 +6 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -1y = -23

-1x -3y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

9x -12y = 3 (I) -3x +4y = -1 (II)

Lösung einblenden
9x -12y = 3 (I) -3x +4y = -1 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

9x -12y = 3
-12y +9x = 3 | -9x
-12y = 3 -9x |:(-12 )
y = - 1 4 + 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x + 4 · ( - 1 4 + 3 4 x ) = -1
-3x -1 +3x = -1
-1 = -1 | +1
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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 261 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 148 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:

8x +7y = 261 (I) 4x +4y = 148 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +7y = 261
7y +8x = 261 | -8x
7y = 261 -8x |:7
y = 261 7 - 8 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 261 7 - 8 7 x ) (I) 4x +4y = 148 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 261 7 - 8 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 4 · ( 261 7 - 8 7 x ) = 148
4x + 1044 7 - 32 7 x = 148
- 4 7 x + 1044 7 = 148 |⋅ 7
7( - 4 7 x + 1044 7 ) = 1036
-4x +1044 = 1036 | -1044
-4x = -8 |:(-4 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 261 7 - 8 7 2

= 261 7 - 16 7

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (2|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35