Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 3x -5y = 30 .

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

Lösung einblenden

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

35 -5y = 30

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

35 -5y = 30
15 -5y = 30
-5y +15 = 30 | -15
-5y = 15 |:(-5 )
y = -3

Die Lösung ist somit: (5|-3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x + y = -20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (5|5)
denn -5⋅5 +15 = -25 +5 = -20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (6|10)
denn -5⋅6 +110 = -30 +10 = -20

Oder : (4|0)
denn -5⋅4 +10 = -20 +0 = -20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = 2 (I) +4y = 8 (II)

Lösung einblenden
x -2y = 2 (I) +4y = 8 (II)

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

4y = 8 |:4
y = 2

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x -2 · 2 = 2
x -4 = 2 | +4
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (6|2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +2y = 0 (I) -3x +y = 6 (II)

Lösung einblenden
-2x +2y = 0 (I) -3x +y = 6 (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 = 6
y -3x = 6 | +3x
y = 6 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-2x +2y = 0 (I) +y = ( 6 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 6 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 2 · ( 6 +3x ) = 0
-2x +12 +6x = 0
4x +12 = 0 | -12
4x = -12 |:4
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 +3( -3 )

= 6 -9

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +4y = 14 (I) 5x +5y = 20 (II)

Lösung einblenden
3x +4y = 14 (I) 5x +5y = 20 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +4y = 14
4y +3x = 14 | -3x
4y = 14 -3x |:4
y = 7 2 - 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 2 - 3 4 x ) (I) 5x +5y = 20 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 2 - 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x + 5 · ( 7 2 - 3 4 x ) = 20
5x + 35 2 - 15 4 x = 20
5 4 x + 35 2 = 20 |⋅ 4
4( 5 4 x + 35 2 ) = 80
5x +70 = 80 | -70
5x = 10 |:5
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 2 - 3 4 2

= 7 2 - 3 2

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

7x -2y = 5x +3( 1 - y) (I)
-y = 4x -7 (II)

Lösung einblenden

Zuerst formen wir die beiden Gleichungen so um, dass links nur noch die Variablen und rechts nur noch die Zahlenwerte stehen:

7x -2y = 5x +3( 1 - y) (I)
-y = 4x -7 (II)
7x -2y = 5x +3 -3y | -5x +3y (I)
-y = 4x -7 | -4x (II)
2x +y = 3 (I) -4x -y = -7 (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:

-4x - y = -7
-y -4x = -7 | +4x
-y = -7 +4x |:(-1 )
y = 7 -4x

Als neues LGS erhält man so:

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

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 7 -4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 -42

= 7 -8

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 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 = ?

-3x +6y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 4 und y = 3 einsetzen und ausrechnen:

-2x +2y = -8 +6 = -2

-3x +6y = -12 +18 = 6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +2y = -2

-3x +6y = 6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

4x +4y = 3 (I) -8x -8y = -6 (II)

Lösung einblenden
4x +4y = 3 (I) -8x -8y = -6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +4y = 3
4y +4x = 3 | -4x
4y = 3 -4x |:4
y = 3 4 - x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 3 4 - x ) (I) -8x -8y = -6 (II)

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

-8x -8 · ( 3 4 - x ) = -6
-8x -6 +8x = -6
-6 = -6 | +6
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 3 Stunden wandern. Danach hat sie 5 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 175 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 230 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:

3x -5y = 175 (I) 3x -4y = 230 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -5y = 175
-5y +3x = 175 | -3x
-5y = 175 -3x |:(-5 )
y = -35 + 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -35 + 3 5 x ) (I) 3x -4y = 230 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -35 + 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( -35 + 3 5 x ) = 230
3x +140 - 12 5 x = 230
3 5 x +140 = 230 |⋅ 5
5( 3 5 x +140 ) = 1150
3x +700 = 1150 | -700
3x = 450 |:3
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -35 + 3 5 150

= -35 +90

= 55

also

y = 55

Die Lösung des LGS ist damit: (150|55)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

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

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 55