Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x +3y = -16 .

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

Lösung einblenden

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

-5x +33 = -16

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-5x +33 = -16
-5x +9 = -16 | -9
-5x = -25 |:(-5 )
x = 5

Die Lösung ist somit: (5|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +4y = 12 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|2)
denn 4⋅1 +42 = 4 +8 = 12

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|-2)
denn 4⋅5 +4( - 2 ) = 20 -8 = 12

Oder : (-3|6)
denn 4⋅( - 3 ) +46 = -12 +24 = 12

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

+2y = 6 (I) 2x +4y = 18 (II)

Lösung einblenden
+2y = 6 (I) 2x +4y = 18 (II)

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

2y = 6 |:2
y = 3

Als neues LGS erhält man so:

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

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

2x + 4 · 3 = 18
2x +12 = 18 | -12
2x = 6 |:2
x = 3

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: (3|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x -y = -5 (I) -3x +y = 6 (II)

Lösung einblenden
2x -y = -5 (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 -y = -5 (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 -1 · ( 6 +3x ) = -5
2x -6 -3x = -5
-x -6 = -5 | +6
-x = 1 |:(-1 )
x = -1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 6 +3( -1 )

= 6 -3

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +y = -22 (I) -3x +y = -17 (II)

Lösung einblenden
-4x +y = -22 (I) -3x +y = -17 (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 = -17
y -3x = -17 | +3x
y = -17 +3x

Als neues LGS erhält man so:

-4x +y = -22 (I) +y = ( -17 +3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -17 +3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-4x + 1 · ( -17 +3x ) = -22
-4x -17 +3x = -22
-x -17 = -22 | +17
-x = -5 |:(-1 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -17 +35

= -17 +15

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 2 x - 1 2 y = - 11 2 (I) - 3 2 x +3y = 6 (II)

Lösung einblenden
- 1 2 x - 1 2 y = - 11 2 (I) - 3 2 x +3y = 6 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 11 - x ) (I) - 3 2 x +3y = 6 (II)

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

- 3 2 x + 3 · ( 11 - x ) = 6
- 3 2 x +33 -3x = 6
- 9 2 x +33 = 6 |⋅ 2
2( - 9 2 x +33 ) = 12
-9x +66 = 12 | -66
-9x = -54 |:(-9 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 11 - 6

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (6|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 und y = 2 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 = ?

3x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 3 und y = 2 einsetzen und ausrechnen:

-1x -2y = -3 -4 = -7

3x +3y = 9 +6 = 15

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -2y = -7

3x +3y = 15

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

Lösung einblenden
-4x +4y = 1 (I) 12x -12y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

12x -12 · ( 1 4 + x ) = -3
12x -3 -12x = -3
-3 = -3 | +3
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:

In einem Raum brennen 9 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 6 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 165 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 180 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:

9x +6y = 165 (I) 8x +7y = 180 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

9x +6y = 165
6y +9x = 165 | -9x
6y = 165 -9x |:6
y = 55 2 - 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 55 2 - 3 2 x ) (I) 8x +7y = 180 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 55 2 - 3 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 7 · ( 55 2 - 3 2 x ) = 180
8x + 385 2 - 21 2 x = 180
- 5 2 x + 385 2 = 180 |⋅ 2
2( - 5 2 x + 385 2 ) = 360
-5x +385 = 360 | -385
-5x = -25 |:(-5 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 55 2 - 3 2 5

= 55 2 - 15 2

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (5|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20