Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme x so, dass (x|4) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 4 in die Gleichung ein und erhält:

4x -24 = 4

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x -24 = 4
4x -8 = 4 | +8
4x = 12 |:4
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|-6)
denn -3⋅5 -3( - 6 ) = -15 +18 = 3

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (2|-3)
denn -3⋅2 -3( - 3 ) = -6 +9 = 3

Oder : (8|-9)
denn -3⋅8 -3( - 9 ) = -24 +27 = 3

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x = 12 (I) x +2y = 11 (II)

Lösung einblenden
4x = 12 (I) x +2y = 11 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

4x = 12 |:4
x = 3

Als neues LGS erhält man so:

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

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

1 · 3 +2y = 11
3 +2y = 11
2y +3 = 11 | -3
2y = 8 |:2
y = 4

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|4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -3y = -20 (I) 4x +4y = 0 (II)

Lösung einblenden
x -3y = -20 (I) 4x +4y = 0 (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 = -20 | +3y
x = -20 +3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -20 +3y ) (I) 4x +4y = 0 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -20 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -20 +3y ) +4y = 0
-80 +12y +4y = 0
16y -80 = 0 | +80
16y = 80 |:16
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -20 +35

= -20 +15

= -5

also

x = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x -y = -5 (I) -x +5y = 13 (II)

Lösung einblenden
-x -y = -5 (I) -x +5y = 13 (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 = 13 | -5y
-x = 13 -5y |:(-1 )
x = -13 +5y

Als neues LGS erhält man so:

-x -y = -5 (I) x = ( -13 +5y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -13 +5y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( -13 +5y ) - y = -5
13 -5y - y = -5
-6y +13 = -5 | -13
-6y = -18 |:(-6 )
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -13 +53

= -13 +15

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

- 1 3 x - 1 3 y = 4 3
- 1 3 y - 1 3 x = 4 3 |⋅ 3
3( - 1 3 y - 1 3 x) = 4
-y - x = 4 | + x
-y = 4 + x |:(-1 )
y = -4 - x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

1 3 x + 1 2 · ( -4 - x ) = - 3 2
1 3 x -2 - 1 2 x = - 3 2
- 1 6 x -2 = - 3 2 |⋅ 6
6( - 1 6 x -2 ) = -9
-x -12 = -9 | +12
-x = 3 |:(-1 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 - ( -3 )

= -4 +3

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 und y = 3 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 +2y = ?

-5x +8y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 5 und y = 3 einsetzen und ausrechnen:

-2x +2y = -10 +6 = -4

-5x +8y = -25 +24 = -1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +2y = -4

-5x +8y = -1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

5x -3y = 43 (I) 3x +3y = -3 (II)

Lösung einblenden
5x -3y = 43 (I) 3x +3y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -3y = 43
-3y +5x = 43 | -5x
-3y = 43 -5x |:(-3 )
y = - 43 3 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 43 3 + 5 3 x ) (I) 3x +3y = -3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 43 3 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x + 3 · ( - 43 3 + 5 3 x ) = -3
3x -43 +5x = -3
8x -43 = -3 | +43
8x = 40 |:8
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 43 3 + 5 3 5

= - 43 3 + 25 3

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-6)

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 2 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 61 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 112 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:

7x +2y = 61 (I) 4x +5y = 112 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +2y = 61
2y +7x = 61 | -7x
2y = 61 -7x |:2
y = 61 2 - 7 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 61 2 - 7 2 x ) (I) 4x +5y = 112 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 61 2 - 7 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 5 · ( 61 2 - 7 2 x ) = 112
4x + 305 2 - 35 2 x = 112
- 27 2 x + 305 2 = 112 |⋅ 2
2( - 27 2 x + 305 2 ) = 224
-27x +305 = 224 | -305
-27x = -81 |:(-27 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 61 2 - 7 2 3

= 61 2 - 21 2

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (3|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20