Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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 +4y = -20

Jetzt kann man die Gleichung nach y auflösen:

-44 +4y = -20
-16 +4y = -20
4y -16 = -20 | +16
4y = -4 |:4
y = -1

Die Lösung ist somit: (4|-1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 4x + y = -8 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-3|4)
denn 4⋅( - 3 ) +14 = -12 +4 = -8

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-2|0)
denn 4⋅( - 2 ) +10 = -8 +0 = -8

Oder : (-4|8)
denn 4⋅( - 4 ) +18 = -16 +8 = -8

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

4x = -8 (I) -2x +3y = -2 (II)

Lösung einblenden
4x = -8 (I) -2x +3y = -2 (II)

Man erkennt, dass in der 1. Gleichung gar kein y mehr da ist.
Deswegen können wir diese Zeile sehr einfach nach x umstellen:

4x = -8 |:4
x = -2

Als neues LGS erhält man so:

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

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

-2 · ( -2 ) +3y = -2
4 +3y = -2
3y +4 = -2 | -4
3y = -6 |:3
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-2|-2)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -2y = 13 (I) -4x +y = -24 (II)

Lösung einblenden
x -2y = 13 (I) -4x +y = -24 (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:

-4x + y = -24
y -4x = -24 | +4x
y = -24 +4x

Als neues LGS erhält man so:

x -2y = 13 (I) +y = ( -24 +4x ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das y durch ( -24 +4x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

x -2 · ( -24 +4x ) = 13
x +48 -8x = 13
-7x +48 = 13 | -48
-7x = -35 |:(-7 )
x = 5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -24 +45

= -24 +20

= -4

also

y = -4

Die Lösung des LGS ist damit: (5|-4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-x +5y = 25 (I) x -2y = -10 (II)

Lösung einblenden
-x +5y = 25 (I) x -2y = -10 (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 = -10 | +2y
x = -10 +2y

Als neues LGS erhält man so:

-x +5y = 25 (I) x = ( -10 +2y ) (II)

Wegen der 2. Zeile können wir nun in der 1. Zeile das x durch ( -10 +2y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

-1 · ( -10 +2y ) +5y = 25
10 -2y +5y = 25
3y +10 = 25 | -10
3y = 15 |:3
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -10 +25

= -10 +10

= 0

also

x = 0

Die Lösung des LGS ist damit: (0|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

2 3 x - 1 2 y = 5 6 (I) - 1 2 x -y = -2 (II)

Lösung einblenden
2 3 x - 1 2 y = 5 6 (I) - 1 2 x -y = -2 (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:

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

Als neues LGS erhält man so:

2 3 x - 1 2 y = 5 6 (I) +y = ( 2 - 1 2 x ) (II)

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

2 3 x - 1 2 · ( 2 - 1 2 x ) = 5 6
2 3 x -1 + 1 4 x = 5 6
11 12 x -1 = 5 6 |⋅ 12
12( 11 12 x -1 ) = 10
11x -12 = 10 | +12
11x = 22 |:11
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 2 - 1 2 2

= 2 -1

= 1

also

y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (2|1)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 3 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.:

-1x +3y = ?

-2x +4y = ?

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

-1x +3y = -3 -3 = -6

-2x +4y = -6 -4 = -10

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x +3y = -6

-2x +4y = -10

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

3x -4y = 1 (I) -9x +12y = -4 (II)

Lösung einblenden
3x -4y = 1 (I) -9x +12y = -4 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

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

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 1 4 + 3 4 x ) (I) -9x +12y = -4 (II)

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

-9x + 12 · ( - 1 4 + 3 4 x ) = -4
-9x -3 +9x = -4
-3 = -4 | +3
0 = -1

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 8 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 108 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 4 Halogenleuchten zusammen 134 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:

8x +3y = 108 (I) 9x +4y = 134 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

8x +3y = 108
3y +8x = 108 | -8x
3y = 108 -8x |:3
y = 36 - 8 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 36 - 8 3 x ) (I) 9x +4y = 134 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 36 - 8 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 4 · ( 36 - 8 3 x ) = 134
9x +144 - 32 3 x = 134
- 5 3 x +144 = 134 |⋅ 3
3( - 5 3 x +144 ) = 402
-5x +432 = 402 | -432
-5x = -30 |:(-5 )
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 36 - 8 3 6

= 36 -16

= 20

also

y = 20

Die Lösung des LGS ist damit: (6|20)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 6

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 20