Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x + y = -9 .

Bestimme x so, dass (x|-2) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -2 in die Gleichung ein und erhält:

-x + ( -2 ) = -9

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-x + ( -2 ) = -9
-x -2 = -9 | +2
-x = -7 |:(-1 )
x = 7

Die Lösung ist somit: (7|-2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x +2y = 8 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-3|7)
denn 2⋅( - 3 ) +27 = -6 +14 = 8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-1|5)
denn 2⋅( - 1 ) +25 = -2 +10 = 8

Oder : (-5|9)
denn 2⋅( - 5 ) +29 = -10 +18 = 8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x = -1 (I) -2x +2y = 10 (II)

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung ja schon das x gegeben ist.

x = -1


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

-2 · ( -1 ) +2y = 10
2 +2y = 10
2y +2 = 10 | -2
2y = 8 |:2
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -4y = 5 (I) 4x +3y = -18 (II)

Lösung einblenden
x -4y = 5 (I) 4x +3y = -18 (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 = 5 | +4y
x = 5 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 5 +4y ) (I) 4x +3y = -18 (II)

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

4 · ( 5 +4y ) +3y = -18
20 +16y +3y = -18
19y +20 = -18 | -20
19y = -38 |:19
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 5 +4( -2 )

= 5 -8

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = 22 (I) 4x +5y = 44 (II)

Lösung einblenden
x +4y = 22 (I) 4x +5y = 44 (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 = 22 | -4y
x = 22 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 22 -4y ) (I) 4x +5y = 44 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 22 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 22 -4y ) +5y = 44
88 -16y +5y = 44
-11y +88 = 44 | -88
-11y = -44 |:(-11 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 22 -44

= 22 -16

= 6

also

x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|4)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x + y = -5 -4y (I)
-4x -5 = -x -5( 8 + 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:

3x + y = -5 -4y (I)
-4x -5 = -x -5( 8 + y) (II)
3x + y = -5 -4y | + 4y (I)
-4x -5 = -x -40 -5y | + 5 + x +5y (II)
3x +5y = -5 (I) -3x +5y = -35 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +5y = -5
5y +3x = -5 | -3x
5y = -5 -3x |:5
y = -1 - 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -1 - 3 5 x ) (I) -3x +5y = -35 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -1 - 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x + 5 · ( -1 - 3 5 x ) = -35
-3x -5 -3x = -35
-6x -5 = -35 | +5
-6x = -30 |:(-6 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -1 - 3 5 5

= -1 -3

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-4)

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.:

-5x -5y = ?

-2x -4y = ?

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

-5x -5y = 5 +25 = 30

-2x -4y = 2 +20 = 22

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -5y = 30

-2x -4y = 22

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

2x +8y = -2 (I) -x -4y = 1 (II)

Lösung einblenden
2x +8y = -2 (I) -x -4y = 1 (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 -4y = 1 | +4y
-x = 1 +4y |:(-1 )
x = -1 -4y

Als neues LGS erhält man so:

2x +8y = -2 (I) x = ( -1 -4y ) (II)

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

2 · ( -1 -4y ) +8y = -2
-2 -8y +8y = -2
-2 = -2 | +2
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 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 84 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 123 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:

4x +4y = 84 (I) 3x +6y = 123 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +4y = 84
4y +4x = 84 | -4x
4y = 84 -4x |:4
y = 21 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 21 - x ) (I) 3x +6y = 123 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 21 - x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 6 · ( 21 - x ) = 123
3x +126 -6x = 123
-3x +126 = 123 | -126
-3x = -3 |:(-3 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 21 - 1

= 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