Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

2x +32 = 20

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

2x +32 = 20
2x +6 = 20 | -6
2x = 14 |:2
x = 7

Die Lösung ist somit: (7|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 2x -3y = 11 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|-3)
denn 2⋅1 -3( - 3 ) = 2 +9 = 11

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|-5)
denn 2⋅( - 2 ) -3( - 5 ) = -4 +15 = 11

Oder : (4|-1)
denn 2⋅4 -3( - 1 ) = 8 +3 = 11

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -2y = 0 (I) 3x = -9 (II)

Lösung einblenden
-2x -2y = 0 (I) 3x = -9 (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 = -9 |:3
x = -3

Als neues LGS erhält man so:

-2x -2y = 0 (I) x = -3 (II)

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

-2 · ( -3 ) -2y = 0
6 -2y = 0
-2y +6 = 0 | -6
-2y = -6 |:(-2 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x -3y = -42 (I) x +4y = 18 (II)

Lösung einblenden
4x -3y = -42 (I) x +4y = 18 (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 = 18 | -4y
x = 18 -4y

Als neues LGS erhält man so:

4x -3y = -42 (I) x = ( 18 -4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 18 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( 18 -4y ) -3y = -42
72 -16y -3y = -42
-19y +72 = -42 | -72
-19y = -114 |:(-19 )
y = 6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 18 -46

= 18 -24

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -3y = 8 (I) -x +5y = -16 (II)

Lösung einblenden
-x -3y = 8 (I) -x +5y = -16 (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 = -16 | -5y
-x = -16 -5y |:(-1 )
x = 16 +5y

Als neues LGS erhält man so:

-x -3y = 8 (I) x = ( 16 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 16 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( 16 +5y ) -3y = 8
-16 -5y -3y = 8
-8y -16 = 8 | +16
-8y = 24 |:(-8 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 16 +5( -3 )

= 16 -15

= 1

also

x = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3 4 x +y = 21 4 (I) - 2 5 x - 2 5 y = - 12 5 (II)

Lösung einblenden
3 4 x +y = 21 4 (I) - 2 5 x - 2 5 y = - 12 5 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung kein Koeffizient vor dem y ist.
Deswegen ist es am einfachsten, wenn man diese Zeile nach y umstellt:

3 4 x + y = 21 4
y + 3 4 x = 21 4 |⋅ 4
4( y + 3 4 x) = 21
4y +3x = 21 | -3x
4y = 21 -3x |:4
y = 21 4 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 21 4 - 3 4 x ) (I) - 2 5 x - 2 5 y = - 12 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 21 4 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 2 5 x - 2 5 · ( 21 4 - 3 4 x ) = - 12 5
- 2 5 x - 21 10 + 3 10 x = - 12 5
- 1 10 x - 21 10 = - 12 5 |⋅ 10
10( - 1 10 x - 21 10 ) = -24
-x -21 = -24 | +21
-x = -3 |:(-1 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 21 4 - 3 4 3

= 21 4 - 9 4

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

3x +3y = ?

-1x -4y = ?

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

3x +3y = 12 +12 = 24

-1x -4y = -4 -16 = -20

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

3x +3y = 24

-1x -4y = -20

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x -12y = -3 (I) x +4y = 1 (II)

Lösung einblenden
-3x -12y = -3 (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

Als neues LGS erhält man so:

-3x -12y = -3 (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:

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

Carola war 6 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 840 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 2 Stunden wandern und hat 5 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 150 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:

6x -2y = 840 (I) 2x -5y = 150 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

6x -2y = 840
-2y +6x = 840 | -6x
-2y = 840 -6x |:(-2 )
y = -420 +3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -420 +3x ) (I) 2x -5y = 150 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -420 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -5 · ( -420 +3x ) = 150
2x +2100 -15x = 150
-13x +2100 = 150 | -2100
-13x = -1950 |:(-13 )
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -420 +3150

= -420 +450

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (150|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 30