Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme y so, dass (-3|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -3 in die Gleichung ein und erhält:

-2⋅( -3 ) -3y = 24

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-2⋅( -3 ) -3y = 24
6 -3y = 24
-3y +6 = 24 | -6
-3y = 18 |:(-3 )
y = -6

Die Lösung ist somit: (-3|-6)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x - y = 0.

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|4)
denn 4⋅1 -1⋅4 = 4 -4 = 0

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|0)
denn 4⋅0 -1⋅0 = 0 +0 = 0

Oder : (2|8)
denn 4⋅2 -1⋅8 = 8 -8 = 0

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -12 (I) 2x +3y = 13 (II)

Lösung einblenden
-4y = -12 (I) 2x +3y = 13 (II)

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

-4y = -12 |:(-4 )
y = 3

Als neues LGS erhält man so:

+y = 3 (I) 2x +3y = 13 (II)

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

2x + 3 · 3 = 13
2x +9 = 13 | -9
2x = 4 |:2
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (2|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = 8 (I) -x +4y = 17 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = 8 (I) -x +4y = 17 (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 = 17 | -4y
-x = 17 -4y |:(-1 )
x = -17 +4y

Als neues LGS erhält man so:

-4x +y = 8 (I) x = ( -17 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -17 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-4 · ( -17 +4y ) + y = 8
68 -16y + y = 8
-15y +68 = 8 | -68
-15y = -60 |:(-15 )
y = 4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -17 +4⋅4

= -17 +16

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +3y = 11 (I) -3x -4y = -5 (II)

Lösung einblenden
-5x +3y = 11 (I) -3x -4y = -5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +3y = 11
3y -5x = 11 | +5x
3y = 11 +5x |:3
y = 11 3 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 3 + 5 3 x ) (I) -3x -4y = -5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 11 3 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -4 · ( 11 3 + 5 3 x ) = -5
-3x - 44 3 - 20 3 x = -5
- 29 3 x - 44 3 = -5 |⋅ 3
3( - 29 3 x - 44 3 ) = -15
-29x -44 = -15 | +44
-29x = 29 |:(-29 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 3 + 5 3 ⋅( -1 )

= 11 3 - 5 3

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4 = 2( x -2 )+4y (I)
2( x -3y) +13 = 4x - y (II)

Lösung einblenden

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

4 = 2( x -2 )+4y (I)
2( x -3y) +13 = 4x - y (II)
4 = 2x -4 +4y | -4 -2x -4y (I)
2x +13 -6y = 4x - y | -13 -4x + y (II)
-2x -4y = -8 (I) -2x -5y = -13 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -4y = -8
-4y -2x = -8 | +2x
-4y = -8 +2x |:(-4 )
y = 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 2 - 1 2 x ) (I) -2x -5y = -13 (II)

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

-2x -5 · ( 2 - 1 2 x ) = -13
-2x -10 + 5 2 x = -13
1 2 x -10 = -13 |⋅ 2
2( 1 2 x -10 ) = -26
x -20 = -26 | +20
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 - 1 2 ⋅( -6 )

= 2 +3

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|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.:

-1x -4y = ?

-3x -11y = ?

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

-1x -4y = 1 -4 = -3

-3x -11y = 3 -11 = -8

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -4y = -3

-3x -11y = -8

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

16x +16y = 8 (I) -4x -4y = -2 (II)

Lösung einblenden
16x +16y = 8 (I) -4x -4y = -2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

16x +16y = 8
16y +16x = 8 | -16x
16y = 8 -16x |:16
y = 1 2 - x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x -4 · ( 1 2 - x ) = -2
-4x -2 +4x = -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 2 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 210 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 4 Stunden wandern und hat 3 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 510 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:

2x -3y = 210 (I) 4x -3y = 510 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x -3y = 210
-3y +2x = 210 | -2x
-3y = 210 -2x |:(-3 )
y = -70 + 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -70 + 2 3 x ) (I) 4x -3y = 510 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -70 + 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -3 · ( -70 + 2 3 x ) = 510
4x +210 -2x = 510
2x +210 = 510 | -210
2x = 300 |:2
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -70 + 2 3 ⋅150

= -70 +100

= 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