Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x +3y = -12 .

Bestimme y so, dass (0|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = 0 in die Gleichung ein und erhält:

-20 +3y = -12

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-20 +3y = -12
3y = -12 |:3
y = -4

Die Lösung ist somit: (0|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x +2y = -7 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|-6)
denn 5⋅1 +2( - 6 ) = 5 -12 = -7

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (3|-11)
denn 5⋅3 +2( - 11 ) = 15 -22 = -7

Oder : (-1|-1)
denn 5⋅( - 1 ) +2( - 1 ) = -5 -2 = -7

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -24 (I) -3x -3y = -15 (II)

Lösung einblenden
-4y = -24 (I) -3x -3y = -15 (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 = -24 |:(-4 )
y = 6

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x -3 · 6 = -15
-3x -18 = -15 | +18
-3x = 3 |:(-3 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = -13 (I) 2x -4y = 24 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = -13 (I) 2x -4y = 24 (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:

-4x + y = -13
y -4x = -13 | +4x
y = -13 +4x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -13 +4x ) (I) 2x -4y = 24 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -13 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x -4 · ( -13 +4x ) = 24
2x +52 -16x = 24
-14x +52 = 24 | -52
-14x = -28 |:(-14 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -13 +42

= -13 +8

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-5)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-3x + 4 · ( -1 + x ) = -5
-3x -4 +4x = -5
x -4 = -5 | +4
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -1 -1

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x - 1 5 y = 22 5 (I) 1 2 x + 1 2 y = 4 (II)

Lösung einblenden
x - 1 5 y = 22 5 (I) 1 2 x + 1 2 y = 4 (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 - 1 5 y = 22 5 |⋅ 5
5( x - 1 5 y) = 22
5x - y = 22 | + y
5x = 22 + y |:5
x = 22 5 + 1 5 y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 22 5 + 1 5 y ) (I) 1 2 x + 1 2 y = 4 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 22 5 + 1 5 y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

1 2 · ( 22 5 + 1 5 y ) + 1 2 y = 4
11 5 + 1 10 y + 1 2 y = 4
3 5 y + 11 5 = 4 |⋅ 5
5( 3 5 y + 11 5 ) = 20
3y +11 = 20 | -11
3y = 9 |:3
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 22 5 + 1 5 3

= 22 5 + 3 5

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|3)

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.:

1x -2y = ?

-1x +5y = ?

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

1x -2y = 4 -2 = 2

-1x +5y = -4 +5 = 1

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

1x -2y = 2

-1x +5y = 1

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
x -3y = -3 (I) -4x +12y = 12 (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 = -3 | +3y
x = -3 +3y

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4 · ( -3 +3y ) +12y = 12
12 -12y +12y = 12
12 = 12 | -12
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von y gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 9 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 384 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 7 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 181 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:

8x +9y = 384 (I) 7x +4y = 181 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +9y = 384
9y +8x = 384 | -8x
9y = 384 -8x |:9
y = 128 3 - 8 9 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 128 3 - 8 9 x ) (I) 7x +4y = 181 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 128 3 - 8 9 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x + 4 · ( 128 3 - 8 9 x ) = 181
7x + 512 3 - 32 9 x = 181
31 9 x + 512 3 = 181 |⋅ 9
9( 31 9 x + 512 3 ) = 1629
31x +1536 = 1629 | -1536
31x = 93 |:31
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 128 3 - 8 9 3

= 128 3 - 8 3

= 40

also

y = 40

Die Lösung des LGS ist damit: (3|40)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 40