Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

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

Lösung einblenden

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

5x -3( -5 ) = 5

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

5x -3( -5 ) = 5
5x +15 = 5 | -15
5x = -10 |:5
x = -2

Die Lösung ist somit: (-2|-5)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: -4x +4y = 32 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-7|1)
denn -4⋅( - 7 ) +41 = 28 +4 = 32

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-3|5)
denn -4⋅( - 3 ) +45 = 12 +20 = 32

Oder : (-11|-3)
denn -4⋅( - 11 ) +4( - 3 ) = 44 -12 = 32

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-y = 1 (I) 2x +3y = -15 (II)

Lösung einblenden
-y = 1 (I) 2x +3y = -15 (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 = 1 |:(-1 )
y = -1

Als neues LGS erhält man so:

+y = -1 (I) 2x +3y = -15 (II)

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

2x + 3 · ( -1 ) = -15
2x -3 = -15 | +3
2x = -12 |:2
x = -6

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: (-6|-1)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

-2x -3y = 12 (I) 2x +y = -8 (II)

Lösung einblenden
-2x -3y = 12 (I) 2x +y = -8 (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 = -8
y +2x = -8 | -2x
y = -8 -2x

Als neues LGS erhält man so:

-2x -3y = 12 (I) +y = ( -8 -2x ) (II)

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

-2x -3 · ( -8 -2x ) = 12
-2x +24 +6x = 12
4x +24 = 12 | -24
4x = -12 |:4
x = -3

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -8 -2( -3 )

= -8 +6

= -2

also

y = -2

Die Lösung des LGS ist damit: (-3|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x -5y = 31 (I) -3x -4y = 14 (II)

Lösung einblenden
3x -5y = 31 (I) -3x -4y = 14 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

3x -5y = 31
-5y +3x = 31 | -3x
-5y = 31 -3x |:(-5 )
y = - 31 5 + 3 5 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( - 31 5 + 3 5 x ) (I) -3x -4y = 14 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( - 31 5 + 3 5 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -4 · ( - 31 5 + 3 5 x ) = 14
-3x + 124 5 - 12 5 x = 14
- 27 5 x + 124 5 = 14 |⋅ 5
5( - 27 5 x + 124 5 ) = 70
-27x +124 = 70 | -124
-27x = -54 |:(-27 )
x = 2

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = - 31 5 + 3 5 2

= - 31 5 + 6 5

= -5

also

y = -5

Die Lösung des LGS ist damit: (2|-5)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

5( 4 + y) = x +8y (I)
0 = 5( -x +1 )+4y (II)

Lösung einblenden

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

5( 4 + y) = x +8y (I)
0 = 5( -x +1 )+4y (II)
20 +5y = x +8y | -20 - x -8y (I)
0 = -5x +5 +4y | + 5x -4y (II)
-x -3y = -20 (I) 5x -4y = 5 (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 -3y = -20 | +3y
-x = -20 +3y |:(-1 )
x = 20 -3y

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 20 -3y ) (I) 5x -4y = 5 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das x durch ( 20 -3y ) ersetzen und dann nach y auflösen:

5 · ( 20 -3y ) -4y = 5
100 -15y -4y = 5
-19y +100 = 5 | -100
-19y = -95 |:(-19 )
y = 5

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = 20 -35

= 20 -15

= 5

also

x = 5

Die Lösung des LGS ist damit: (5|5)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 und y = 5 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 -1y = ?

-2x -2y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 5 und y = 5 einsetzen und ausrechnen:

2x -1y = 10 -5 = 5

-2x -2y = -10 -10 = -20

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

2x -1y = 5

-2x -2y = -20

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

-2x -3y = 21 (I) -3x -4y = 30 (II)

Lösung einblenden
-2x -3y = 21 (I) -3x -4y = 30 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

-2x -3y = 21
-3y -2x = 21 | +2x
-3y = 21 +2x |:(-3 )
y = -7 - 2 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -7 - 2 3 x ) (I) -3x -4y = 30 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -7 - 2 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

-3x -4 · ( -7 - 2 3 x ) = 30
-3x +28 + 8 3 x = 30
- 1 3 x +28 = 30 |⋅ 3
3( - 1 3 x +28 ) = 90
-x +84 = 90 | -84
-x = 6 |:(-1 )
x = -6

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -7 - 2 3 ( -6 )

= -7 +4

= -3

also

y = -3

Die Lösung des LGS ist damit: (-6|-3)

LGS Anwendungen

Beispiel:

In einem Raum brennen 4 LED-Leuchtmittel gleichen Typs und 3 baugleiche Halogenleuchten. Insgesamt verbrauchen alle Lichter in diesem Raum 106 Watt. In einem anderen Raum verbrauchen 8 LED-Leuchtmittel und 8 Halogenleuchten zusammen 272 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 +3y = 106 (I) 8x +8y = 272 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

4x +3y = 106
3y +4x = 106 | -4x
3y = 106 -4x |:3
y = 106 3 - 4 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 106 3 - 4 3 x ) (I) 8x +8y = 272 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( 106 3 - 4 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

8x + 8 · ( 106 3 - 4 3 x ) = 272
8x + 848 3 - 32 3 x = 272
- 8 3 x + 848 3 = 272 |⋅ 3
3( - 8 3 x + 848 3 ) = 816
-8x +848 = 816 | -848
-8x = -32 |:(-8 )
x = 4

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 106 3 - 4 3 4

= 106 3 - 16 3

= 30

also

y = 30

Die Lösung des LGS ist damit: (4|30)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

Stromverbrauch einer LED (x-Wert): 4

Stromverbrauch einer Halogenlampe (y-Wert): 30