Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x +3y = 10 .

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

Lösung einblenden

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

x +35 = 10

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x +35 = 10
x +15 = 10 | -15
x = -5

Die Lösung ist somit: (-5|5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +4y = 20 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|5)
denn -4⋅0 +45 = 0 +20 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (4|9)
denn -4⋅4 +49 = -16 +36 = 20

Oder : (-4|1)
denn -4⋅( - 4 ) +41 = 16 +4 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

Lösung einblenden

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung ja schon das y gegeben ist.

y = -4


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

-x + 1 · ( -4 ) = 1
-x -4 = 1 | +4
-x = 5 |:(-1 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-4)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -10 (I) 4x +2y = -26 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -10 (I) 4x +2y = -26 (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 +4y = -10 | -4y
x = -10 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -10 -4y ) (I) 4x +2y = -26 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -10 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -10 -4y ) +2y = -26
-40 -16y +2y = -26
-14y -40 = -26 | +40
-14y = 14 |:(-14 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -10 -4( -1 )

= -10 +4

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-1)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +3y = -15 (I) 3x -4y = 6 (II)

Lösung einblenden
-4x +3y = -15 (I) 3x -4y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +3y = -15
3y -4x = -15 | +4x
3y = -15 +4x |:3
y = -5 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -5 + 4 3 x ) (I) 3x -4y = 6 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -5 + 4 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( -5 + 4 3 x ) = 6
3x +20 - 16 3 x = 6
- 7 3 x +20 = 6 |⋅ 3
3( - 7 3 x +20 ) = 18
-7x +60 = 18 | -60
-7x = -42 |:(-7 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -5 + 4 3 6

= -5 +8

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (6|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

1 -2y = -x +16 (I)
-x +45 + y = 4( x - 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:

1 -2y = -x +16 (I)
-x +45 + y = 4( x - y) (II)
1 -2y = -x +16 | -1 + x (I)
-x +45 + y = 4x -4y | -45 -4x +4y (II)
x -2y = 15 (I) -5x +5y = -45 (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 -2y = 15 | +2y
x = 15 +2y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 15 +2y ) (I) -5x +5y = -45 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 15 +2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( 15 +2y ) +5y = -45
-75 -10y +5y = -45
-5y -75 = -45 | +75
-5y = 30 |:(-5 )
y = -6

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 15 +2( -6 )

= 15 -12

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-6)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 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.:

-5x -4y = ?

-7x -4y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 4 und y = -1 einsetzen und ausrechnen:

-5x -4y = -20 +4 = -16

-7x -4y = -28 +4 = -24

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -4y = -16

-7x -4y = -24

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
2x +4y = -3 (I) -4x -8y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +4y = -3
4y +2x = -3 | -2x
4y = -3 -2x |:4
y = - 3 4 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 3 4 - 1 2 x ) (I) -4x -8y = 6 (II)

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

-4x -8 · ( - 3 4 - 1 2 x ) = 6
-4x +6 +4x = 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 4 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 230 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 2 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 340 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 -4y = 230 (I) 3x -2y = 340 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -4y = 230
-4y +3x = 230 | -3x
-4y = 230 -3x |:(-4 )
y = - 115 2 + 3 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 115 2 + 3 4 x ) (I) 3x -2y = 340 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 115 2 + 3 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -2 · ( - 115 2 + 3 4 x ) = 340
3x +115 - 3 2 x = 340
3 2 x +115 = 340 |⋅ 2
2( 3 2 x +115 ) = 680
3x +230 = 680 | -230
3x = 450 |:3
x = 150

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 115 2 + 3 4 150

= - 115 2 + 225 2

= 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