Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +5y = 34 .

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

Lösung einblenden

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

-2x +56 = 34

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-2x +56 = 34
-2x +30 = 34 | -30
-2x = 4 |:(-2 )
x = -2

Die Lösung ist somit: (-2|6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -2y = 0.

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|-6)
denn -2⋅6 -2( - 6 ) = -12 +12 = 0

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (4|-4)
denn -2⋅4 -2( - 4 ) = -8 +8 = 0

Oder : (8|-8)
denn -2⋅8 -2( - 8 ) = -16 +16 = 0

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x = 12 (I) -4x +4y = -44 (II)

Lösung einblenden
2x = 12 (I) -4x +4y = -44 (II)

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

2x = 12 |:2
x = 6

Als neues LGS erhält man so:

x = 6 (I) -4x +4y = -44 (II)

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

-4 · 6 +4y = -44
-24 +4y = -44
4y -24 = -44 | +24
4y = -20 |:4
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = 0 (I) x -y = 2 (II)

Lösung einblenden
x -2y = 0 (I) x -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:

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

Als neues LGS erhält man so:

x -2y = 0 (I) +y = ( -2 + x ) (II)

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

x -2 · ( -2 + x ) = 0
x +4 -2x = 0
-x +4 = 0 | -4
-x = -4 |:(-1 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -2 +4

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (4|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4x -2 · ( 1 +3x ) = -4
4x -2 -6x = -4
-2x -2 = -4 | +2
-2x = -2 |:(-2 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 +31

= 1 +3

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (1|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x = 19 +2y (I)
3y = -x +2( -7 +3y) (II)

Lösung einblenden

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

-5x = 19 +2y (I)
3y = -x +2( -7 +3y) (II)
-5x = 19 +2y | -2y (I)
3y = -x -14 +6y | + x -6y (II)
-5x -2y = 19 (I) x -3y = -14 (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 = -14 | +3y
x = -14 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-5x -2y = 19 (I) x = ( -14 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -14 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( -14 +3y ) -2y = 19
70 -15y -2y = 19
-17y +70 = 19 | -70
-17y = -51 |:(-17 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -14 +33

= -14 +9

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 und y = -3 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

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

1x +1y = ?

-3x -6y = ?

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

1x +1y = -4 -3 = -7

-3x -6y = 12 +18 = 30

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +1y = -7

-3x -6y = 30

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x -4y = 2 (I) 8x +16y = -8 (II)

Lösung einblenden
-2x -4y = 2 (I) 8x +16y = -8 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -4y = 2
-4y -2x = 2 | +2x
-4y = 2 +2x |:(-4 )
y = - 1 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 1 2 - 1 2 x ) (I) 8x +16y = -8 (II)

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

8x + 16 · ( - 1 2 - 1 2 x ) = -8
8x -8 -8x = -8
-8 = -8 | +8
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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 123 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 129 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:

3x +6y = 123 (I) 9x +6y = 129 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +6y = 123
6y +3x = 123 | -3x
6y = 123 -3x |:6
y = 41 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 41 2 - 1 2 x ) (I) 9x +6y = 129 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 41 2 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 6 · ( 41 2 - 1 2 x ) = 129
9x +123 -3x = 129
6x +123 = 129 | -123
6x = 6 |:6
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 41 2 - 1 2 1

= 41 2 - 1 2

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (1|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20