Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x +3y = 24 .

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 +36 = 24

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

2x +36 = 24
2x +18 = 24 | -18
2x = 6 |:2
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x +4y = 45 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|5)
denn 5⋅5 +45 = 25 +20 = 45

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (9|0)
denn 5⋅9 +40 = 45 +0 = 45

Oder : (1|10)
denn 5⋅1 +410 = 5 +40 = 45

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -2y = -10 (I) 3x = -12 (II)

Lösung einblenden
4x -2y = -10 (I) 3x = -12 (II)

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

3x = -12 |:3
x = -4

Als neues LGS erhält man so:

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

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

4 · ( -4 ) -2y = -10
-16 -2y = -10
-2y -16 = -10 | +16
-2y = 6 |:(-2 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -4y = -18 (I) -3x +y = 21 (II)

Lösung einblenden
x -4y = -18 (I) -3x +y = 21 (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 = 21
y -3x = 21 | +3x
y = 21 +3x

Als neues LGS erhält man so:

x -4y = -18 (I) +y = ( 21 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 21 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x -4 · ( 21 +3x ) = -18
x -84 -12x = -18
-11x -84 = -18 | +84
-11x = 66 |:(-11 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 21 +3( -6 )

= 21 -18

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x -5y = 25 (I) x -5y = 7 (II)

Lösung einblenden
-5x -5y = 25 (I) x -5y = 7 (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 = 7 | +5y
x = 7 +5y

Als neues LGS erhält man so:

-5x -5y = 25 (I) x = ( 7 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 7 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( 7 +5y ) -5y = 25
-35 -25y -5y = 25
-30y -35 = 25 | +35
-30y = 60 |:(-30 )
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 7 +5( -2 )

= 7 -10

= -3

also

x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 3 2 x + 3 5 y = 24 5 (I) 3 5 x + 3 2 y = - 27 5 (II)

Lösung einblenden
- 3 2 x + 3 5 y = 24 5 (I) 3 5 x + 3 2 y = - 27 5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 3 2 x + 3 5 y = 24 5
3 5 y - 3 2 x = 24 5 |⋅ 10
10( 3 5 y - 3 2 x) = 48
6y -15x = 48 | +15x
6y = 48 +15x |:6
y = 8 + 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 8 + 5 2 x ) (I) 3 5 x + 3 2 y = - 27 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 8 + 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3 5 x + 3 2 · ( 8 + 5 2 x ) = - 27 5
3 5 x +12 + 15 4 x = - 27 5
87 20 x +12 = - 27 5 |⋅ 20
20( 87 20 x +12 ) = -108
87x +240 = -108 | -240
87x = -348 |:87
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 8 + 5 2 ( -4 )

= 8 -10

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -3 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.:

-5x +4y = ?

-8x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -3 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

-5x +4y = 15 +8 = 23

-8x +3y = 24 +6 = 30

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x +4y = 23

-8x +3y = 30

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Carola war 5 Stunden wandern. Danach hat sie 2 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 680 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 275 kcal berechnete. Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

5x -2y = 680 (I) 3x -5y = 275 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -2y = 680
-2y +5x = 680 | -5x
-2y = 680 -5x |:(-2 )
y = -340 + 5 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -340 + 5 2 x ) (I) 3x -5y = 275 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -340 + 5 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -5 · ( -340 + 5 2 x ) = 275
3x +1700 - 25 2 x = 275
- 19 2 x +1700 = 275 |⋅ 2
2( - 19 2 x +1700 ) = 550
-19x +3400 = 550 | -3400
-19x = -2850 |:(-19 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -340 + 5 2 150

= -340 +375

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (150|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 150

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 35