Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x + y = 28 .

Bestimme y so, dass (-7|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -7 in die Gleichung ein und erhält:

-4( -7 ) + y = 28

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-4( -7 ) + y = 28
28 + y = 28
y +28 = 28 | -28
y = 0

Die Lösung ist somit: (-7|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|1)
denn 2⋅1 +21 = 2 +2 = 4

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|-1)
denn 2⋅3 +2( - 1 ) = 6 -2 = 4

Oder : (-1|3)
denn 2⋅( - 1 ) +23 = -2 +6 = 4

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +3y = 9 (I) -4y = 8 (II)

Lösung einblenden
3x +3y = 9 (I) -4y = 8 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x + 3 · ( -2 ) = 9
3x -6 = 9 | +6
3x = 15 |:3
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x +2y = 5 (I) 3x +y = -20 (II)

Lösung einblenden
-3x +2y = 5 (I) 3x +y = -20 (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 = -20
y +3x = -20 | -3x
y = -20 -3x

Als neues LGS erhält man so:

-3x +2y = 5 (I) +y = ( -20 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -20 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x + 2 · ( -20 -3x ) = 5
-3x -40 -6x = 5
-9x -40 = 5 | +40
-9x = 45 |:(-9 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -20 -3( -5 )

= -20 +15

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x -4y = 19 (I) 4x +5y = 7 (II)

Lösung einblenden
5x -4y = 19 (I) 4x +5y = 7 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = 19
-4y +5x = 19 | -5x
-4y = 19 -5x |:(-4 )
y = - 19 4 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 19 4 + 5 4 x ) (I) 4x +5y = 7 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 19 4 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 5 · ( - 19 4 + 5 4 x ) = 7
4x - 95 4 + 25 4 x = 7
41 4 x - 95 4 = 7 |⋅ 4
4( 41 4 x - 95 4 ) = 28
41x -95 = 28 | +95
41x = 123 |:41
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 19 4 + 5 4 3

= - 19 4 + 15 4

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

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

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

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem x ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach x umstellt:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -12 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( -12 +4y ) +2y = 6
36 -12y +2y = 6
-10y +36 = 6 | -36
-10y = -30 |:(-10 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -12 +43

= -12 +12

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 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.:

5x +3y = ?

4x -1y = ?

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

5x +3y = -20 +15 = -5

4x -1y = -16 -5 = -21

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +3y = -5

4x -1y = -21

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

12x +4y = -10 (I) -3x -y = 2 (II)

Lösung einblenden
12x +4y = -10 (I) -3x -y = 2 (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 = 2
-y -3x = 2 | +3x
-y = 2 +3x |:(-1 )
y = -2 -3x

Als neues LGS erhält man so:

12x +4y = -10 (I) +y = ( -2 -3x ) (II)

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

12x + 4 · ( -2 -3x ) = -10
12x -8 -12x = -10
-8 = -10 | +8
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 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 402 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 5 LED-Leuchtmittel und 9 Halogenleuchten zusammen 390 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:

7x +9y = 402 (I) 5x +9y = 390 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +9y = 402
9y +7x = 402 | -7x
9y = 402 -7x |:9
y = 134 3 - 7 9 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 134 3 - 7 9 x ) (I) 5x +9y = 390 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 134 3 - 7 9 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 9 · ( 134 3 - 7 9 x ) = 390
5x +402 -7x = 390
-2x +402 = 390 | -402
-2x = -12 |:(-2 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 134 3 - 7 9 6

= 134 3 - 14 3

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (6|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40