Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = 19 .

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

Lösung einblenden

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

44 + y = 19

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

44 + y = 19
16 + y = 19
y +16 = 19 | -16
y = 3

Die Lösung ist somit: (4|3)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -x +3y = -6 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (0|-2)
denn -1⋅0 +3( - 2 ) = 0 -6 = -6

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

Oder : (-3|-3)
denn -1⋅( - 3 ) +3( - 3 ) = 3 -9 = -6

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

x + 2 · ( -6 ) = -6
x -12 = -6 | +12
x = 6

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: (6|-6)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x +y = -9 (I) -2x -y = 4 (II)

Lösung einblenden
3x +y = -9 (I) -2x -y = 4 (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 = 4
-y -2x = 4 | +2x
-y = 4 +2x |:(-1 )
y = -4 -2x

Als neues LGS erhält man so:

3x +y = -9 (I) +y = ( -4 -2x ) (II)

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

3x + 1 · ( -4 -2x ) = -9
3x -4 -2x = -9
x -4 = -9 | +4
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 -2( -5 )

= -4 +10

= 6

also

y = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|6)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-5x +4y = 7 (I) 4x -3y = -5 (II)

Lösung einblenden
-5x +4y = 7 (I) 4x -3y = -5 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-5x +4y = 7
4y -5x = 7 | +5x
4y = 7 +5x |:4
y = 7 4 + 5 4 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 7 4 + 5 4 x ) (I) 4x -3y = -5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 7 4 + 5 4 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

4x -3 · ( 7 4 + 5 4 x ) = -5
4x - 21 4 - 15 4 x = -5
1 4 x - 21 4 = -5 |⋅ 4
4( 1 4 x - 21 4 ) = -20
x -21 = -20 | +21
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 7 4 + 5 4 1

= 7 4 + 5 4

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (1|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-3 = 5( -x + y) +17 (I)
3( x -3y) = 12 -5y (II)

Lösung einblenden

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

-3 = 5( -x + y) +17 (I)
3( x -3y) = 12 -5y (II)
-3 = -5x +17 +5y | + 3 +5x -5y (I)
3x -9y = 12 -5y | + 5y (II)
5x -5y = 20 (I) 3x -4y = 12 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -5y = 20
-5y +5x = 20 | -5x
-5y = 20 -5x |:(-5 )
y = -4 + x

Als neues LGS erhält man so:

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

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

3x -4 · ( -4 + x ) = 12
3x +16 -4x = 12
-x +16 = 12 | -16
-x = -4 |:(-1 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -4 +4

= 0

also

y = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (4|0)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

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

5x +5y = ?

8x +7y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 1 und y = -2 einsetzen und ausrechnen:

5x +5y = 5 -10 = -5

8x +7y = 8 -14 = -6

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

5x +5y = -5

8x +7y = -6

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 7 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 5 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 182 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 7 LED-Leuchtmittel und 3 Halogenleuchten zusammen 112 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 +5y = 182 (I) 7x +3y = 112 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

7x +5y = 182
5y +7x = 182 | -7x
5y = 182 -7x |:5
y = 182 5 - 7 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 182 5 - 7 5 x ) (I) 7x +3y = 112 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 182 5 - 7 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

7x + 3 · ( 182 5 - 7 5 x ) = 112
7x + 546 5 - 21 5 x = 112
14 5 x + 546 5 = 112 |⋅ 5
5( 14 5 x + 546 5 ) = 560
14x +546 = 560 | -546
14x = 14 |:14
x = 1

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 182 5 - 7 5 1

= 182 5 - 7 5

= 35

also

y = 35

Die Lösung des LGS ist damit: (1|35)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 1

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 35