Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +3y = 43 .

Bestimme x so, dass (x|5) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 5 in die Gleichung ein und erhält:

-4x +35 = 43

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-4x +35 = 43
-4x +15 = 43 | -15
-4x = 28 |:(-4 )
x = -7

Die Lösung ist somit: (-7|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x +4y = 15 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-1|5)
denn 5⋅( - 1 ) +45 = -5 +20 = 15

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|0)
denn 5⋅3 +40 = 15 +0 = 15

Oder : (-5|10)
denn 5⋅( - 5 ) +410 = -25 +40 = 15

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x = 12 (I) -2x -2y = -16 (II)

Lösung einblenden
2x = 12 (I) -2x -2y = -16 (II)

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

2x = 12 |:2
x = 6

Als neues LGS erhält man so:

x = 6 (I) -2x -2y = -16 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch 6 ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · 6 -2y = -16
-12 -2y = -16
-2y -12 = -16 | +12
-2y = -4 |:(-2 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +3y = 9 (I) 2x -y = 11 (II)

Lösung einblenden
x +3y = 9 (I) 2x -y = 11 (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:

2x - y = 11
-y +2x = 11 | -2x
-y = 11 -2x |:(-1 )
y = -11 +2x

Als neues LGS erhält man so:

x +3y = 9 (I) +y = ( -11 +2x ) (II)

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

x + 3 · ( -11 +2x ) = 9
x -33 +6x = 9
7x -33 = 9 | +33
7x = 42 |:7
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -11 +26

= -11 +12

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (6|1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3 · ( -2 +2y ) + y = 11
6 -6y + y = 11
-5y +6 = 11 | -6
-5y = 5 |:(-5 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -2 +2( -1 )

= -2 -2

= -4

also

x = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 3 x -y = 16 3 (I) - 1 2 x + 2 3 y = - 23 6 (II)

Lösung einblenden
1 3 x -y = 16 3 (I) - 1 2 x + 2 3 y = - 23 6 (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:

1 3 x - y = 16 3
-y + 1 3 x = 16 3 |⋅ 3
3( -y + 1 3 x) = 16
-3y + x = 16 | - x
-3y = 16 - x |:(-3 )
y = - 16 3 + 1 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 16 3 + 1 3 x ) (I) - 1 2 x + 2 3 y = - 23 6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 16 3 + 1 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

- 1 2 x + 2 3 · ( - 16 3 + 1 3 x ) = - 23 6
- 1 2 x - 32 9 + 2 9 x = - 23 6
- 5 18 x - 32 9 = - 23 6 |⋅ 18
18( - 5 18 x - 32 9 ) = -69
-5x -64 = -69 | +64
-5x = -5 |:(-5 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 16 3 + 1 3 1

= - 16 3 + 1 3

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

-2x -4y = ?

-6x -13y = ?

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

-2x -4y = -2 -4 = -6

-6x -13y = -6 -13 = -19

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x -4y = -6

-6x -13y = -19

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-6x +12y = 7 (I) 2x -4y = -3 (II)

Lösung einblenden
-6x +12y = 7 (I) 2x -4y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-6x +12y = 7
12y -6x = 7 | +6x
12y = 7 +6x |:12
y = 7 12 + 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 12 + 1 2 x ) (I) 2x -4y = -3 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 12 + 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -4 · ( 7 12 + 1 2 x ) = -3
2x - 7 3 -2x = -3
- 7 3 = -3 | + 7 3
0 = - 2 3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 2 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 36 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 4 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 83 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:

3x +2y = 36 (I) 4x +5y = 83 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +2y = 36
2y +3x = 36 | -3x
2y = 36 -3x |:2
y = 18 - 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 18 - 3 2 x ) (I) 4x +5y = 83 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 18 - 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 5 · ( 18 - 3 2 x ) = 83
4x +90 - 15 2 x = 83
- 7 2 x +90 = 83 |⋅ 2
2( - 7 2 x +90 ) = 166
-7x +180 = 166 | -180
-7x = -14 |:(-7 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 18 - 3 2 2

= 18 -3

= 15

also

y = 15

Die Lösung des LGS ist damit: (2|15)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 2

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 15