Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -3x +5y = -4 .

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

Lösung einblenden

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

-3x +5⋅1 = -4

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-3x +5⋅1 = -4
-3x +5 = -4 | -5
-3x = -9 |:(-3 )
x = 3

Die Lösung ist somit: (3|1)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x -4y = 4 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (4|4)
denn 5⋅4 -4⋅4 = 20 -16 = 4

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (0|-1)
denn 5⋅0 -4⋅( - 1 ) = 0 +4 = 4

Oder : (8|9)
denn 5⋅8 -4⋅9 = 40 -36 = 4

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

2y = 2 |:2
y = 1

Als neues LGS erhält man so:

+y = 1 (I) -3x -y = 8 (II)

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

-3x -1 · 1 = 8
-3x -1 = 8 | +1
-3x = 9 |:(-3 )
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

Für y haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: y = 1

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

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

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 1 +3

= 4

also

y = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (3|4)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -2y = -18 (I) -x -4y = -24 (II)

Lösung einblenden
-2x -2y = -18 (I) -x -4y = -24 (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 -4y = -24 | +4y
-x = -24 +4y |:(-1 )
x = 24 -4y

Als neues LGS erhält man so:

-2x -2y = -18 (I) x = ( 24 -4y ) (II)

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

-2 · ( 24 -4y ) -2y = -18
-48 +8y -2y = -18
6y -48 = -18 | +48
6y = 30 |:6
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 24 -4⋅5

= 24 -20

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

1 3 · ( -4 +2y ) - 1 3 y = - 1 3
- 4 3 + 2 3 y - 1 3 y = - 1 3
1 3 y - 4 3 = - 1 3 |⋅ 3
3( 1 3 y - 4 3 ) = -1
y -4 = -1 | +4
y = 3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -4 +2⋅3

= -4 +6

= 2

also

x = 2

Die Lösung des LGS ist damit: (2|3)

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.:

-2x +4y = ?

-3x +5y = ?

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

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

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

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-2x +4y = 2

-3x +5y = 4

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

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

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

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

Als neues LGS erhält man so:

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

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

9x -3 · ( -2 +3x ) = 6
9x +6 -9x = 6
6 = 6 | -6
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 3 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 8 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 178 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 9 LED-Leuchtmittel und 8 Halogenleuchten zusammen 214 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:

3x +8y = 178 (I) 9x +8y = 214 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x +8y = 178
8y +3x = 178 | -3x
8y = 178 -3x |:8
y = 89 4 - 3 8 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 89 4 - 3 8 x ) (I) 9x +8y = 214 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 89 4 - 3 8 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

9x + 8 · ( 89 4 - 3 8 x ) = 214
9x +178 -3x = 214
6x +178 = 214 | -178
6x = 36 |:6
x = 6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 89 4 - 3 8 ⋅6

= 89 4 - 9 4

= 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