Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +2y = 11 .

Bestimme y so, dass (-7|y) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach x = -7 in die Gleichung ein und erhält:

-( -7 ) +2y = 11

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-( -7 ) +2y = 11
7 +2y = 11
2y +7 = 11 | -7
2y = 4 |:2
y = 2

Die Lösung ist somit: (-7|2)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|-1)
denn -2⋅( - 4 ) +1( - 1 ) = 8 -1 = 7

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|1)
denn -2⋅( - 3 ) +11 = 6 +1 = 7

Oder : (-5|-3)
denn -2⋅( - 5 ) +1( - 3 ) = 10 -3 = 7

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

-y = -2 |:(-1 )
y = 2

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2x + 4 · 2 = -4
-2x +8 = -4 | -8
-2x = -12 |:(-2 )
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:

-3x +2y = -13 (I) x -4y = 11 (II)

Lösung einblenden
-3x +2y = -13 (I) x -4y = 11 (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 = 11 | +4y
x = 11 +4y

Als neues LGS erhält man so:

-3x +2y = -13 (I) x = ( 11 +4y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( 11 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-3 · ( 11 +4y ) +2y = -13
-33 -12y +2y = -13
-10y -33 = -13 | +33
-10y = 20 |:(-10 )
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 11 +4( -2 )

= 11 -8

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5x -3y = 8 (I) 5x -5y = 10 (II)

Lösung einblenden
5x -3y = 8 (I) 5x -5y = 10 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -3y = 8
-3y +5x = 8 | -5x
-3y = 8 -5x |:(-3 )
y = - 8 3 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 8 3 + 5 3 x ) (I) 5x -5y = 10 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 8 3 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

5x -5 · ( - 8 3 + 5 3 x ) = 10
5x + 40 3 - 25 3 x = 10
- 10 3 x + 40 3 = 10 |⋅ 3
3( - 10 3 x + 40 3 ) = 30
-10x +40 = 30 | -40
-10x = -10 |:(-10 )
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 8 3 + 5 3 1

= - 8 3 + 5 3

= -1

also

y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (1|-1)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x = 2( 5 +2y) (I)
2( 2 + y) = 3x +14 (II)

Lösung einblenden

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

x = 2( 5 +2y) (I)
2( 2 + y) = 3x +14 (II)
x = 10 +4y | -4y (I)
4 +2y = 3x +14 | -4 -3x (II)
x -4y = 10 (I) -3x +2y = 10 (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) -3x +2y = 10 (II)

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

-3 · ( 10 +4y ) +2y = 10
-30 -12y +2y = 10
-10y -30 = 10 | +30
-10y = 40 |:(-10 )
y = -4

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 10 +4( -4 )

= 10 -16

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-4)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 4 und y = -4 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 = ?

9x +5y = ?

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

5x +4y = 20 -16 = 4

9x +5y = 36 -20 = 16

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +4y = 4

9x +5y = 16

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x +y = -3 (I) -9x -3y = 9 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -3 (I) -9x -3y = 9 (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:

3x + y = -3
y +3x = -3 | -3x
y = -3 -3x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -3 -3x ) (I) -9x -3y = 9 (II)

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

-9x -3 · ( -3 -3x ) = 9
-9x +9 +9x = 9
9 = 9 | -9
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 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 326 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 264 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:

2x +8y = 326 (I) 8x +6y = 264 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +8y = 326
8y +2x = 326 | -2x
8y = 326 -2x |:8
y = 163 4 - 1 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 163 4 - 1 4 x ) (I) 8x +6y = 264 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 163 4 - 1 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 6 · ( 163 4 - 1 4 x ) = 264
8x + 489 2 - 3 2 x = 264
13 2 x + 489 2 = 264 |⋅ 2
2( 13 2 x + 489 2 ) = 528
13x +489 = 528 | -489
13x = 39 |:13
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 163 4 - 1 4 3

= 163 4 - 3 4

= 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