Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x +3y = -35 .

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

Lösung einblenden

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

4⋅( -5 ) +3y = -35

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

4⋅( -5 ) +3y = -35
-20 +3y = -35
3y -20 = -35 | +20
3y = -15 |:3
y = -5

Die Lösung ist somit: (-5|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-6|-2)
denn -2⋅( - 6 ) -4⋅( - 2 ) = 12 +8 = 20

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-10|0)
denn -2⋅( - 10 ) -4⋅0 = 20 +0 = 20

Oder : (-2|-4)
denn -2⋅( - 2 ) -4⋅( - 4 ) = 4 +16 = 20

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3x -y = 19 (I) -y = 1 (II)

Lösung einblenden
-3x -y = 19 (I) -y = 1 (II)

Man erkennt, dass in der 2. Gleichung gar kein x mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach y umstellen:

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

Als neues LGS erhält man so:

-3x -y = 19 (I) +y = -1 (II)

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

-3x -1 · ( -1 ) = 19
-3x +1 = 19 | -1
-3x = 18 |:(-3 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +y = 4 (I) -3x -y = 21 (II)

Lösung einblenden
-2x +y = 4 (I) -3x -y = 21 (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 = 21
-y -3x = 21 | +3x
-y = 21 +3x |:(-1 )
y = -21 -3x

Als neues LGS erhält man so:

-2x +y = 4 (I) +y = ( -21 -3x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -21 -3x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 1 · ( -21 -3x ) = 4
-2x -21 -3x = 4
-5x -21 = 4 | +21
-5x = 25 |:(-5 )
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -21 -3⋅( -5 )

= -21 +15

= -6

also

y = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|-6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +3y = 45 (I) -2x +2y = 22 (II)

Lösung einblenden
-5x +3y = 45 (I) -2x +2y = 22 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +3y = 45
3y -5x = 45 | +5x
3y = 45 +5x |:3
y = 15 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 15 + 5 3 x ) (I) -2x +2y = 22 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 15 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-2x + 2 · ( 15 + 5 3 x ) = 22
-2x +30 + 10 3 x = 22
4 3 x +30 = 22 |⋅ 3
3( 4 3 x +30 ) = 66
4x +90 = 66 | -90
4x = -24 |:4
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 15 + 5 3 ⋅( -6 )

= 15 -10

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +y = -4 (I) 1 3 x + 1 5 y = 28 15 (II)

Lösung einblenden
-x +y = -4 (I) 1 3 x + 1 5 y = 28 15 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -4 + x ) (I) 1 3 x + 1 5 y = 28 15 (II)

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

1 3 x + 1 5 · ( -4 + x ) = 28 15
1 3 x - 4 5 + 1 5 x = 28 15
8 15 x - 4 5 = 28 15 |⋅ 15
15( 8 15 x - 4 5 ) = 28
8x -12 = 28 | +12
8x = 40 |:8
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 +5

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (5|1)

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.:

-5x -5y = ?

-9x -11y = ?

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

-5x -5y = -5 +5 = 0

-9x -11y = -9 +11 = 2

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-5x -5y = 0

-9x -11y = 2

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-6x + 6 · ( - 1 2 + x ) = -1
-6x -3 +6x = -1
-3 = -1 | +3
0 = 2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

Da diese Gleichung keine Lösung hat, ist auch die Lösungsmenge des LGS leer.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 300 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 7 Halogenleuchten zusammen 275 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:

4x +8y = 300 (I) 6x +7y = 275 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +8y = 300
8y +4x = 300 | -4x
8y = 300 -4x |:8
y = 75 2 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 75 2 - 1 2 x ) (I) 6x +7y = 275 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 75 2 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 7 · ( 75 2 - 1 2 x ) = 275
6x + 525 2 - 7 2 x = 275
5 2 x + 525 2 = 275 |⋅ 2
2( 5 2 x + 525 2 ) = 550
5x +525 = 550 | -525
5x = 25 |:5
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 75 2 - 1 2 ⋅5

= 75 2 - 5 2

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (5|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 5

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35