Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme x so, dass (x|-4) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = -4 in die Gleichung ein und erhält:

4x +4( -4 ) = -12

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

4x +4( -4 ) = -12
4x -16 = -12 | +16
4x = 4 |:4
x = 1

Die Lösung ist somit: (1|-4)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +3y = 31 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-4|5)
denn -4⋅( - 4 ) +35 = 16 +15 = 31

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-1|9)
denn -4⋅( - 1 ) +39 = 4 +27 = 31

Oder : (-7|1)
denn -4⋅( - 7 ) +31 = 28 +3 = 31

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x + 2 · 3 = 2
x +6 = 2 | -6
x = -4

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: (-4|3)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +4y = -6 (I) -2x -y = -9 (II)

Lösung einblenden
x +4y = -6 (I) -2x -y = -9 (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:

-2x - y = -9
-y -2x = -9 | +2x
-y = -9 +2x |:(-1 )
y = 9 -2x

Als neues LGS erhält man so:

x +4y = -6 (I) +y = ( 9 -2x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( 9 -2x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x + 4 · ( 9 -2x ) = -6
x +36 -8x = -6
-7x +36 = -6 | -36
-7x = -42 |:(-7 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 9 -26

= 9 -12

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-3)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-4x +5y = -12 (I) 4x +5y = 12 (II)

Lösung einblenden
-4x +5y = -12 (I) 4x +5y = 12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-4x +5y = -12
5y -4x = -12 | +4x
5y = -12 +4x |:5
y = - 12 5 + 4 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 12 5 + 4 5 x ) (I) 4x +5y = 12 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 12 5 + 4 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x + 5 · ( - 12 5 + 4 5 x ) = 12
4x -12 +4x = 12
8x -12 = 12 | +12
8x = 24 |:8
x = 3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 12 5 + 4 5 3

= - 12 5 + 12 5

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (3|0)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x = 2( x -2y) -9 (I)
-5x +4y = -29 (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( x -2y) -9 (I)
-5x +4y = -29 (II)
x = 2x -9 -4y | -2x +4y (I)
-5x +4y = -29 (II)
-x +4y = -9 (I) -5x +4y = -29 (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 = -9 | -4y
-x = -9 -4y |:(-1 )
x = 9 +4y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 9 +4y ) (I) -5x +4y = -29 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 9 +4y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-5 · ( 9 +4y ) +4y = -29
-45 -20y +4y = -29
-16y -45 = -29 | +45
-16y = 16 |:(-16 )
y = -1

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 9 +4( -1 )

= 9 -4

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = -1 und y = -3 Lösungen sind.
Dabei darf keiner der Koeffizienten =0 sein.

Lösung einblenden

Eigentlich kann man die Koeffizienten vor x und y frei wählen, z.B.:

-4x +5y = ?

-5x +3y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = -1 und y = -3 einsetzen und ausrechnen:

-4x +5y = 4 -15 = -11

-5x +3y = 5 -9 = -4

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-4x +5y = -11

-5x +3y = -4

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3 · ( -2 +2y ) -6y = -6
-6 +6y -6y = -6
-6 = -6 | +6
0 = 0

Diese Gleichung hat unendlich viele Lösungen!

Diese Gleichung ist für jeden Wert von y gültig. Die Lösungsmenge der Gleichung und die des LGS sind also unendlich groß.

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 7 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 265 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 2 LED-Leuchtmittel und 5 Halogenleuchten zusammen 185 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 +7y = 265 (I) 2x +5y = 185 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +7y = 265
7y +4x = 265 | -4x
7y = 265 -4x |:7
y = 265 7 - 4 7 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 265 7 - 4 7 x ) (I) 2x +5y = 185 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 265 7 - 4 7 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

2x + 5 · ( 265 7 - 4 7 x ) = 185
2x + 1325 7 - 20 7 x = 185
- 6 7 x + 1325 7 = 185 |⋅ 7
7( - 6 7 x + 1325 7 ) = 1295
-6x +1325 = 1295 | -1325
-6x = -30 |:(-6 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 265 7 - 4 7 5

= 265 7 - 20 7

= 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