Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x +2y = 20 .

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

Lösung einblenden

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

3x +2⋅7 = 20

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

3x +2⋅7 = 20
3x +14 = 20 | -14
3x = 6 |:3
x = 2

Die Lösung ist somit: (2|7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x +4y = 30 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (6|0)
denn 5⋅6 +4⋅0 = 30 +0 = 30

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (10|-5)
denn 5⋅10 +4⋅( - 5 ) = 50 -20 = 30

Oder : (2|5)
denn 5⋅2 +4⋅5 = 10 +20 = 30

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -y = -11 (I) -2y = 2 (II)

Lösung einblenden
4x -y = -11 (I) -2y = 2 (II)

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

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

Als neues LGS erhält man so:

4x -y = -11 (I) +y = -1 (II)

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

4x -1 · ( -1 ) = -11
4x +1 = -11 | -1
4x = -12 |:4
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -3y = -11 (I) 2x +3y = 5 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -11 (I) 2x +3y = 5 (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 -3y = -11 | +3y
x = -11 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -11 +3y ) (I) 2x +3y = 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -11 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

2 · ( -11 +3y ) +3y = 5
-22 +6y +3y = 5
9y -22 = 5 | +22
9y = 27 |:9
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -11 +3⋅3

= -11 +9

= -2

also

x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -y = -2 (I) x +5y = 10 (II)

Lösung einblenden
-3x -y = -2 (I) x +5y = 10 (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 +5y = 10 | -5y
x = 10 -5y

Als neues LGS erhält man so:

-3x -y = -2 (I) x = ( 10 -5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 10 -5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( 10 -5y ) - y = -2
-30 +15y - y = -2
14y -30 = -2 | +30
14y = 28 |:14
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 10 -5⋅2

= 10 -10

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 2 3 x -y = 9 (I) -x +y = 1 (II)

Lösung einblenden
- 2 3 x -y = 9 (I) -x +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:

-x + y = 1
y - x = 1 | + x
y = 1 + x

Als neues LGS erhält man so:

- 2 3 x -y = 9 (I) +y = ( 1 + x ) (II)

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

- 2 3 x -1 · ( 1 + x ) = 9
- 2 3 x -1 - x = 9
- 5 3 x -1 = 9 |⋅ 3
3( - 5 3 x -1 ) = 27
-5x -3 = 27 | +3
-5x = 30 |:(-5 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 -6

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -4 und y = 1 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 +2y = ?

4x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = 1 einsetzen und ausrechnen:

1x +2y = -4 +2 = -2

4x +6y = -16 +6 = -10

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x +2y = -2

4x +6y = -10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x -2y = 2
-2y -3x = 2 | +3x
-2y = 2 +3x |:(-2 )
y = -1 - 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

6x + 4 · ( -1 - 3 2 x ) = -4
6x -4 -6x = -4
-4 = -4 | +4
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 5 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 165 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 3 LED-Leuchtmittel und 8 Halogenleuchten zusammen 138 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 +9y = 165 (I) 3x +8y = 138 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x +9y = 165
9y +5x = 165 | -5x
9y = 165 -5x |:9
y = 55 3 - 5 9 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 55 3 - 5 9 x ) (I) 3x +8y = 138 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 55 3 - 5 9 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 8 · ( 55 3 - 5 9 x ) = 138
3x + 440 3 - 40 9 x = 138
- 13 9 x + 440 3 = 138 |⋅ 9
9( - 13 9 x + 440 3 ) = 1242
-13x +1320 = 1242 | -1320
-13x = -78 |:(-13 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 55 3 - 5 9 ⋅6

= 55 3 - 10 3

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (6|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15