Aufgabenbeispiele von LGS

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Wert zum Einsetzen finden

Beispiel:

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

Bestimme x so, dass (x|0) eine Lösung dieser Gleichung ist.

Lösung einblenden

Man setzt einfach y = 0 in die Gleichung ein und erhält:

-4x + 0 = -8

Jetzt kann man die Gleichung nach x auflösen:

-4x + 0 = -8
-4x = -8 |:(-4 )
x = 2

Die Lösung ist somit: (2|0)

Wert zum Einsetzen finden (offen)

Beispiel:

Gegeben ist die Gleichung mit 2 Variablen: 5x - y = -18 .

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

Lösung einblenden

Eine (der unendlich vielen) Lösungen wäre beispielsweise: (-5|-7)
denn 5⋅( - 5 ) -1( - 7 ) = -25 +7 = -18

Eine weitere Lösung wäre aber auch: (-6|-12)
denn 5⋅( - 6 ) -1( - 12 ) = -30 +12 = -18

Oder : (-4|-2)
denn 5⋅( - 4 ) -1( - 2 ) = -20 +2 = -18

LGS (1 Var. schon aufgelöst)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

3x = 18 (I) -4x -3y = -9 (II)

Lösung einblenden
3x = 18 (I) -4x -3y = -9 (II)

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

3x = 18 |:3
x = 6

Als neues LGS erhält man so:

x = 6 (I) -4x -3y = -9 (II)

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

-4 · 6 -3y = -9
-24 -3y = -9
-3y -24 = -9 | +24
-3y = 15 |:(-3 )
y = -5

Somit haben wir eine Lösung für y.

Für x haben wir die Lösung ja oben schon erhalten: x = 6

Die Lösung des LGS ist damit: (6|-5)

LGS (1 Var. ohne Koeff.)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x +2y = 0 (I) 2x -4y = 16 (II)

Lösung einblenden
x +2y = 0 (I) 2x -4y = 16 (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 = 0 | -2y
x = -2y

Als neues LGS erhält man so:

x = -2 y (I) 2x -4y = 16 (II)

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

2 · ( -2y ) -4y = 16
-4y -4y = 16
-8y = 16 |:(-8 )
y = -2

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = -2( -2 )

= 4

also

x = 4

Die Lösung des LGS ist damit: (4|-2)

LGS (Standard)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

x -y = -8 (I) 3x +3y = -6 (II)

Lösung einblenden
x -y = -8 (I) 3x +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:

x - y = -8
-y + x = -8 | - x
-y = -8 - x |:(-1 )
y = 8 + x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( 8 + x ) (I) 3x +3y = -6 (II)

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

3x + 3 · ( 8 + x ) = -6
3x +24 +3x = -6
6x +24 = -6 | -24
6x = -30 |:6
x = -5

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = 8 -5

= 3

also

y = 3

Die Lösung des LGS ist damit: (-5|3)

LGS (vorher umformen)

Beispiel:

Löse das lineare Gleichungssystem:

- 1 3 x + 1 4 y = - 5 12 (I) -x - 1 2 y = 5 2 (II)

Lösung einblenden
- 1 3 x + 1 4 y = - 5 12 (I) -x - 1 2 y = 5 2 (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 - 1 2 y = 5 2 |⋅ 2
2( -x - 1 2 y) = 5
-2x - y = 5 | + y
-2x = 5 + y |:(-2 )
x = - 5 2 - 1 2 y

Als neues LGS erhält man so:

- 1 3 x + 1 4 y = - 5 12 (I) x = ( - 5 2 - 1 2 y ) (II)

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

- 1 3 · ( - 5 2 - 1 2 y ) + 1 4 y = - 5 12
5 6 + 1 6 y + 1 4 y = - 5 12
5 12 y + 5 6 = - 5 12 |⋅ 12
12( 5 12 y + 5 6 ) = -5
5y +10 = -5 | -10
5y = -15 |:5
y = -3

Somit haben wir eine Lösung für y.

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

x = - 5 2 - 1 2 ( -3 )

= - 5 2 + 3 2

= -1

also

x = -1

Die Lösung des LGS ist damit: (-1|-3)

LGS zu Lösungen finden

Beispiel:

Finde ein lineares Gleichungssystem, bei dem x = 5 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.:

-1x -3y = ?

-5x -13y = ?

Jetzt muss man einfach die Lösungen x = 5 und y = 3 einsetzen und ausrechnen:

-1x -3y = -5 -9 = -14

-5x -13y = -25 -39 = -64

So erhält mam als eine von unendlich vielen Lösungen:

-1x -3y = -14

-5x -13y = -64

LGS Lösungsvielfalt erkennen

Beispiel:

Bestimme die Lösungsmenge:

x -2y = 3 (I) -2x +4y = -6 (II)

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

Als neues LGS erhält man so:

x = ( 3 +2y ) (I) -2x +4y = -6 (II)

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

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

Carola war 5 Stunden wandern. Danach hat sie 3 Schokobonbons gegessen. Als sie diese Werte in ihre Fitness-App einträgt, meldet diese, dass sie durch beide Aktionen zusammen 1365 kcal Energie verbraucht hätte. Am Tag zuvor war sie 3 Stunden wandern und hat 4 Schokobonbons gegessen, wofür ihre Fitness-App einen Ernergieverbrauch von 720 kcal berechnete. Wie viele kcal verliert man bei einer Stunde Wandern, wie viel kcal hat ein Schokobonbon?

Lösung einblenden

Wir bezeichnen x als kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern und y als kcal eines Schokobonbons und

Aus den Sätzen der Aufgabenstellung ergibt sich somit folgendes lineare Gleichungssystem:

5x -3y = 1365 (I) 3x -4y = 720 (II)

Wir stellen die 1. Gleichung nach y um:

5x -3y = 1365
-3y +5x = 1365 | -5x
-3y = 1365 -5x |:(-3 )
y = -455 + 5 3 x

Als neues LGS erhält man so:

+y = ( -455 + 5 3 x ) (I) 3x -4y = 720 (II)

Wegen der 1. Zeile können wir nun in der 2. Zeile das y durch ( -455 + 5 3 x ) ersetzen und dann nach x auflösen:

3x -4 · ( -455 + 5 3 x ) = 720
3x +1820 - 20 3 x = 720
- 11 3 x +1820 = 720 |⋅ 3
3( - 11 3 x +1820 ) = 2160
-11x +5460 = 2160 | -5460
-11x = -3300 |:(-11 )
x = 300

Somit haben wir eine Lösung für x.

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

y = -455 + 5 3 300

= -455 +500

= 45

also

y = 45

Die Lösung des LGS ist damit: (300|45)

Bezogen auf die Anwendungsaufgabe ergibt sich nun als Lösung:

kcal-Verbrauch bei einer Stunde Wandern (x-Wert): 300

kcal eines Schokobonbons (y-Wert): 45