Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: x -4y = 6 .

Bestimme x so, dass (x|-1) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -1 in die Gleichung ein und erhält:

x -4⋅( -1 ) = 6

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

x -4⋅( -1 ) = 6
x +4 = 6 | -4
x = 2

Die Lösung ist somit: (2|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -5x + y = -22 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|-2)
denn -5⋅4 +1⋅( - 2 ) = -20 -2 = -22

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (5|3)
denn -5⋅5 +1⋅3 = -25 +3 = -22

Oder : (3|-7)
denn -5⋅3 +1⋅( - 7 ) = -15 -7 = -22

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x +3y = -26 (I) -2y = 4 (II)

Lösung einblenden
4x +3y = -26 (I) -2y = 4 (II)

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

-2y = 4 |:(-2 )
y = -2

Als neues LGS erhält man so:

4x +3y = -26 (I) +y = -2 (II)

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

4x + 3 · ( -2 ) = -26
4x -6 = -26 | +6
4x = -20 |:4
x = -5

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: (-5|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x +y = 4 (I) x -3y = -7 (II)

Lösung einblenden
-2x +y = 4 (I) x -3y = -7 (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 -3y = -7 | +3y
x = -7 +3y

Als neues LGS erhält man so:

-2x +y = 4 (I) x = ( -7 +3y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -7 +3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-2 · ( -7 +3y ) + y = 4
14 -6y + y = 4
-5y +14 = 4 | -14
-5y = -10 |:(-5 )
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -7 +3⋅2

= -7 +6

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +5y = 41 (I) 2x +2y = 2 (II)

Lösung einblenden
-4x +5y = 41 (I) 2x +2y = 2 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +5y = 41
5y -4x = 41 | +4x
5y = 41 +4x |:5
y = 41 5 + 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 41 5 + 4 5 x ) (I) 2x +2y = 2 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 41 5 + 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 2 · ( 41 5 + 4 5 x ) = 2
2x + 82 5 + 8 5 x = 2
18 5 x + 82 5 = 2 |⋅ 5
5( 18 5 x + 82 5 ) = 10
18x +82 = 10 | -82
18x = -72 |:18
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 41 5 + 4 5 ⋅( -4 )

= 41 5 - 16 5

= 5

also

y = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2( 2x -1 ) = 3x -4( 5 + y) (I)
-x +30 = -5x -2y (II)

Lösung einblenden

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

2( 2x -1 ) = 3x -4( 5 + y) (I)
-x +30 = -5x -2y (II)
4x -2 = 3x -20 -4y | + 2 -3x +4y (I)
-x +30 = -5x -2y | -30 +5x +2y (II)
x +4y = -18 (I) 4x +2y = -30 (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 = -18 | -4y
x = -18 -4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( -18 -4y ) (I) 4x +2y = -30 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( -18 -4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

4 · ( -18 -4y ) +2y = -30
-72 -16y +2y = -30
-14y -72 = -30 | +72
-14y = 42 |:(-14 )
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -18 -4⋅( -3 )

= -18 +12

= -6

also

x = -6

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

1x +1y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -4 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

-1x +2y = 4 -4 = 0

1x +1y = -4 -2 = -6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +2y = 0

1x +1y = -6

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

12x -9y = 9 (I) -4x +3y = -3 (II)

Lösung einblenden
12x -9y = 9 (I) -4x +3y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

12x -9y = 9
-9y +12x = 9 | -12x
-9y = 9 -12x |:(-9 )
y = -1 + 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-4x + 3 · ( -1 + 4 3 x ) = -3
-4x -3 +4x = -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 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 2 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 81 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 6 LED-Leuchtmittel und 6 Halogenleuchten zusammen 198 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:

7x +2y = 81 (I) 6x +6y = 198 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +2y = 81
2y +7x = 81 | -7x
2y = 81 -7x |:2
y = 81 2 - 7 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 81 2 - 7 2 x ) (I) 6x +6y = 198 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 81 2 - 7 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

6x + 6 · ( 81 2 - 7 2 x ) = 198
6x +243 -21x = 198
-15x +243 = 198 | -243
-15x = -45 |:(-15 )
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 81 2 - 7 2 ⋅3

= 81 2 - 21 2

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (3|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 3

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30