Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -4y = -40 .

Bestimme y so, dass (6|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 6 in die Gleichung ein und erhält:

-2⋅6 -4y = -40

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2⋅6 -4y = -40
-12 -4y = -40
-4y -12 = -40 | +12
-4y = -28 |:(-4 )
y = 7

Die Lösung ist somit: (6|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (7|-4)
denn 2⋅7 +1⋅( - 4 ) = 14 -4 = 10

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (8|-6)
denn 2⋅8 +1⋅( - 6 ) = 16 -6 = 10

Oder : (6|-2)
denn 2⋅6 +1⋅( - 2 ) = 12 -2 = 10

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +3y = 18 (I) x -2y = -5 (II)

Lösung einblenden
2x +3y = 18 (I) x -2y = -5 (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 = -5 | +2y
x = -5 +2y

Als neues LGS erhält man so:

2x +3y = 18 (I) x = ( -5 +2y ) (II)

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

2 · ( -5 +2y ) +3y = 18
-10 +4y +3y = 18
7y -10 = 18 | +10
7y = 28 |:7
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -5 +2⋅4

= -5 +8

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +5y = 0 (I) -x +5y = -12 (II)

Lösung einblenden
-5x +5y = 0 (I) -x +5y = -12 (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 +5y = -12 | -5y
-x = -12 -5y |:(-1 )
x = 12 +5y

Als neues LGS erhält man so:

-5x +5y = 0 (I) x = ( 12 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 12 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( 12 +5y ) +5y = 0
-60 -25y +5y = 0
-20y -60 = 0 | +60
-20y = 60 |:(-20 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 12 +5⋅( -3 )

= 12 -15

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x - 3 2 y = 7 2 (I) -x + 1 2 y = 11 2 (II)

Lösung einblenden
-x - 3 2 y = 7 2 (I) -x + 1 2 y = 11 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 + 1 2 y = 11 2 |⋅ 2
2( -x + 1 2 y) = 11
-2x + y = 11 | - y
-2x = 11 - y |:(-2 )
x = - 11 2 + 1 2 y

Als neues LGS erhält man so:

-x - 3 2 y = 7 2 (I) x = ( - 11 2 + 1 2 y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( - 11 2 + 1 2 y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( - 11 2 + 1 2 y ) - 3 2 y = 7 2
11 2 - 1 2 y - 3 2 y = 7 2
-2y + 11 2 = 7 2 |⋅ 2
2( -2y + 11 2 ) = 7
-4y +11 = 7 | -11
-4y = -4 |:(-4 )
y = 1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = - 11 2 + 1 2 ⋅1

= - 11 2 + 1 2

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

-3x +1y = ?

-5x +4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 4 einsetzen und ausrechnen:

-3x +1y = -9 +4 = -5

-5x +4y = -15 +16 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-3x +1y = -5

-5x +4y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -1 - 3 2 x ) (I) 9x +6y = -6 (II)

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

9x + 6 · ( -1 - 3 2 x ) = -6
9x -6 -9x = -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 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 72 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 2 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 132 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 +3y = 72 (I) 2x +6y = 132 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +3y = 72
3y +2x = 72 | -2x
3y = 72 -2x |:3
y = 24 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 24 - 2 3 x ) (I) 2x +6y = 132 (II)

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

2x + 6 · ( 24 - 2 3 x ) = 132
2x +144 -4x = 132
-2x +144 = 132 | -144
-2x = -12 |:(-2 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 24 - 2 3 ⋅6

= 24 -4

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (6|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20