Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -2x -3y = 11 .

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

Lösung einblenden

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

-25 -3y = 11

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-25 -3y = 11
-10 -3y = 11
-3y -10 = 11 | +10
-3y = 21 |:(-3 )
y = -7

Die Lösung ist somit: (5|-7)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x -3y = 14 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (1|-6)
denn -4⋅1 -3( - 6 ) = -4 +18 = 14

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|-2)
denn -4⋅( - 2 ) -3( - 2 ) = 8 +6 = 14

Oder : (4|-10)
denn -4⋅4 -3( - 10 ) = -16 +30 = 14

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -4y = -20 (I) -3y = -18 (II)

Lösung einblenden
x -4y = -20 (I) -3y = -18 (II)

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

-3y = -18 |:(-3 )
y = 6

Als neues LGS erhält man so:

x -4y = -20 (I) +y = 6 (II)

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

x -4 · 6 = -20
x -24 = -20 | +24
x = 4

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: (4|6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +3y = 12 (I) x -2y = -1 (II)

Lösung einblenden
2x +3y = 12 (I) x -2y = -1 (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 -2y = -1 | +2y
x = -1 +2y

Als neues LGS erhält man so:

2x +3y = 12 (I) x = ( -1 +2y ) (II)

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

2 · ( -1 +2y ) +3y = 12
-2 +4y +3y = 12
7y -2 = 12 | +2
7y = 14 |:7
y = 2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -1 +22

= -1 +4

= 3

also

x = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (3|2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2x +y = -6 (I) 3x -3y = -18 (II)

Lösung einblenden
2x +y = -6 (I) 3x -3y = -18 (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:

2x + y = -6
y +2x = -6 | -2x
y = -6 -2x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -6 -2x ) (I) 3x -3y = -18 (II)

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

3x -3 · ( -6 -2x ) = -18
3x +18 +6x = -18
9x +18 = -18 | -18
9x = -36 |:9
x = -4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -6 -2( -4 )

= -6 +8

= 2

also

y = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (-4|2)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4y = -5x -2 (I)
-18 = 5x -2 +3y (II)

Lösung einblenden

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

-4y = -5x -2 | + 5x (I)
-18 = 5x -2 +3y | + 18 -5x -3y (II)
5x -4y = -2 (I) -5x -3y = 16 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -4y = -2
-4y +5x = -2 | -5x
-4y = -2 -5x |:(-4 )
y = 1 2 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 2 + 5 4 x ) (I) -5x -3y = 16 (II)

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

-5x -3 · ( 1 2 + 5 4 x ) = 16
-5x - 3 2 - 15 4 x = 16
- 35 4 x - 3 2 = 16 |⋅ 4
4( - 35 4 x - 3 2 ) = 64
-35x -6 = 64 | +6
-35x = 70 |:(-35 )
x = -2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 2 + 5 4 ( -2 )

= 1 2 - 5 2

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-2)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 1 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.:

-1x -2y = ?

1x +3y = ?

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

-1x -2y = -1 +8 = 7

1x +3y = 1 -12 = -11

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -2y = 7

1x +3y = -11

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-3x +2y = 1 (I) 9x -6y = -3 (II)

Lösung einblenden
-3x +2y = 1 (I) 9x -6y = -3 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-3x +2y = 1
2y -3x = 1 | +3x
2y = 1 +3x |:2
y = 1 2 + 3 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 1 2 + 3 2 x ) (I) 9x -6y = -3 (II)

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

9x -6 · ( 1 2 + 3 2 x ) = -3
9x -3 -9x = -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 2 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 4 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 132 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 2 LED-Leuchtmittel und 3 Halogenleuchten zusammen 102 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 +4y = 132 (I) 2x +3y = 102 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

2x +4y = 132
4y +2x = 132 | -2x
4y = 132 -2x |:4
y = 33 - 1 2 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 33 - 1 2 x ) (I) 2x +3y = 102 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 33 - 1 2 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 3 · ( 33 - 1 2 x ) = 102
2x +99 - 3 2 x = 102
1 2 x +99 = 102 |⋅ 2
2( 1 2 x +99 ) = 204
x +198 = 204 | -198
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 33 - 1 2 6

= 33 -3

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (6|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30