Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +3y = 27 .

Bestimme x so, dass (x|3) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 3 in die Gleichung ein und erhält:

3x +33 = 27

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

3x +33 = 27
3x +9 = 27 | -9
3x = 18 |:3
x = 6

Die Lösung ist somit: (6|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -2y = 18 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|-7)
denn -4⋅( - 1 ) -2( - 7 ) = 4 +14 = 18

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|-3)
denn -4⋅( - 3 ) -2( - 3 ) = 12 +6 = 18

Oder : (1|-11)
denn -4⋅1 -2( - 11 ) = -4 +22 = 18

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

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: (-3|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden
x -2y = 10 (I) 4x +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:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x -2 · ( 4 -4x ) = 10
x -8 +8x = 10
9x -8 = 10 | +8
9x = 18 |:9
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 4 -42

= 4 -8

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +5y = -9 (I) 3x -y = 7 (II)

Lösung einblenden
-2x +5y = -9 (I) 3x -y = 7 (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 = 7
-y +3x = 7 | -3x
-y = 7 -3x |:(-1 )
y = -7 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-2x +5y = -9 (I) +y = ( -7 +3x ) (II)

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

-2x + 5 · ( -7 +3x ) = -9
-2x -35 +15x = -9
13x -35 = -9 | +35
13x = 26 |:13
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -7 +32

= -7 +6

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

23 -2y = 5x -1 (I)
x -2y = 0 (II)

Lösung einblenden

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

23 -2y = 5x -1 | -23 -5x (I)
x -2y = 0 (II)
-5x -2y = -24 (I) x -2y = 0 (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 = 0 | +2y
x = 2y

Als neues LGS erhält man so:

-5x -2y = -24 (I) x = 2 y (II)

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

-5 · 2y -2y = -24
-10y -2y = -24
-12y = -24 |:(-12 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 22

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

2x -1y = ?

-2x -1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

2x -1y = -8 -2 = -10

-2x -1y = 8 -2 = 6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -1y = -10

-2x -1y = 6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
2x -4y = 2 (I) -6x +12y = -6 (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) -6x +12y = -6 (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:

-6x + 12 · ( - 1 2 + 1 2 x ) = -6
-6x -6 +6x = -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 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 370 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 2 Halogenleuchten zusammen 120 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 +9y = 370 (I) 8x +2y = 120 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +9y = 370
9y +2x = 370 | -2x
9y = 370 -2x |:9
y = 370 9 - 2 9 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 370 9 - 2 9 x ) (I) 8x +2y = 120 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 370 9 - 2 9 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 2 · ( 370 9 - 2 9 x ) = 120
8x + 740 9 - 4 9 x = 120
68 9 x + 740 9 = 120 |⋅ 9
9( 68 9 x + 740 9 ) = 1080
68x +740 = 1080 | -740
68x = 340 |:68
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 370 9 - 2 9 5

= 370 9 - 10 9

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (5|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40