Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

2( -1 ) +5y = 33

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

2( -1 ) +5y = 33
-2 +5y = 33
5y -2 = 33 | +2
5y = 35 |:5
y = 7

Die Lösung ist somit: (-1|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|-1)
denn -1⋅4 -5( - 1 ) = -4 +5 = 1

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-1|0)
denn -1⋅( - 1 ) -50 = 1 +0 = 1

Oder : (9|-2)
denn -1⋅9 -5( - 2 ) = -9 +10 = 1

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

-3y = -12 |:(-3 )
y = 4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-x -2 · 4 = -9
-x -8 = -9 | +8
-x = -1 |:(-1 )
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:

x +2y = -8 (I) -4x +2y = 12 (II)

Lösung einblenden
x +2y = -8 (I) -4x +2y = 12 (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 +2y = -8 | -2y
x = -8 -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -8 -2y ) (I) -4x +2y = 12 (II)

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

-4 · ( -8 -2y ) +2y = 12
32 +8y +2y = 12
10y +32 = 12 | -32
10y = -20 |:10
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -8 -2( -2 )

= -8 +4

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +5y = -37 (I) 5x +2y = 20 (II)

Lösung einblenden
-2x +5y = -37 (I) 5x +2y = 20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x +5y = -37
5y -2x = -37 | +2x
5y = -37 +2x |:5
y = - 37 5 + 2 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 37 5 + 2 5 x ) (I) 5x +2y = 20 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 37 5 + 2 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 2 · ( - 37 5 + 2 5 x ) = 20
5x - 74 5 + 4 5 x = 20
29 5 x - 74 5 = 20 |⋅ 5
5( 29 5 x - 74 5 ) = 100
29x -74 = 100 | +74
29x = 174 |:29
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 37 5 + 2 5 6

= - 37 5 + 12 5

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 2 x - 2 3 y = 0 (I) 2 3 x + 1 2 y = 7 6 (II)

Lösung einblenden
- 1 2 x - 2 3 y = 0 (I) 2 3 x + 1 2 y = 7 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 1 2 x - 2 3 y = 0
- 2 3 y - 1 2 x = 0 |⋅ 6
6( - 2 3 y - 1 2 x) = 0
-4y -3x = 0 | +3x
-4y = 3x |:(-4 )
y = - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = - 3 4 x (I) 2 3 x + 1 2 y = 7 6 (II)

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

2 3 x + 1 2 · ( - 3 4 x ) = 7 6
2 3 x - 3 8 x = 7 6
7 24 x = 7 6 |⋅ 24
7x = 28 |:7
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 3 4 4

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

-4x +4y = ?

-3x +2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

-4x +4y = -4 +20 = 16

-3x +2y = -3 +10 = 7

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +4y = 16

-3x +2y = 7

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3 · ( -1 +4y ) +12y = 3
3 -12y +12y = 3
3 = 3 | -3
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von y gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 145 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 191 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:

5x +5y = 145 (I) 4x +7y = 191 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +5y = 145
5y +5x = 145 | -5x
5y = 145 -5x |:5
y = 29 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 29 - x ) (I) 4x +7y = 191 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 29 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 7 · ( 29 - x ) = 191
4x +203 -7x = 191
-3x +203 = 191 | -203
-3x = -12 |:(-3 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 29 - 4

= 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