Aufgabenbeispiele von Lineare Gleichungssysteme

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Lösen eines 3x3-LGS (eindeutige Lsg.)

Beispiel:

Löse das folgende Lineare Gleichungssystem!

-4x1 +x2 +3x3 = -23 (I) -8x1 -4x2 +8x3 = -24 (II) -8x1 -4x2 +4x3 = -20 (III)

Lösung einblenden
-4x1 +x2 +3x3 = -23 (I) -8x1 -4x2 +8x3 = -24 (II) -8x1 -4x2 +4x3 = -20 (III)

langsame Rechnung einblenden2·(I) -1·(II)

2·(I) -1·(III)

-4x1 1x2 3x3 = -23 (I) ( -8 +8 )x1 +( 2 +4 )x2 +( 6 -8 )x3 = ( -46 +24 ) (II) ( -8 +8 )x1 +( 2 +4 )x2 +( 6 -4 )x3 = ( -46 +20 ) (III)
-4x1 +x2 +3x3 = -23 (I) +6x2 -2x3 = -22 (II) +6x2 +2x3 = -26 (III)

langsame Rechnung einblenden1·(II) -1·(III)

-4x1 1x2 3x3 = -23 (I) 6x2 -2x3 = -22 (II) +( 6 -6 )x2 +( -2 -2 )x3 = ( -22 +26 ) (III)
-4x1 +x2 +3x3 = -23 (I) +6x2 -2x3 = -22 (II) -4x3 = 4 (III)
Zeile (III): -4x3 = 4

x3 = -1

eingesetzt in Zeile (II):

+6x2 -2·(-1 ) = -22 | -2
6 x2 = -24 | : 6

x2 = -4

eingesetzt in Zeile (I):

-4x1 +(-4 ) +3·(-1 ) = -23 | +7
-4 x1 = -16 | : (-4)

x1 = 4

L={(4 |-4 |-1 )}

3x3-LGS BF (versch. Lsg.-mengen)

Beispiel:

Löse das folgende Lineare Gleichungssystem!

9x1 +4x2 +2x3 = 0 (I) x1 -4x3 = -108 (II) 8x1 +4x2 +6x3 = 108 (III)

Lösung einblenden
9x1 +4x2 +2x3 = 0 (I) x1 -4x3 = -108 (II) 8x1 +4x2 +6x3 = 108 (III)

langsame Rechnung einblenden1·(I) -9·(II)

8·(I) -9·(III)

9x1 4x2 2x3 = 0 (I) ( 9 -9 )x1 +( 4 +0)x2 +( 2 +36 )x3 = (0 +972 ) (II) ( 72 -72 )x1 +( 32 -36 )x2 +( 16 -54 )x3 = (0 -972 ) (III)
9x1 +4x2 +2x3 = 0 (I) +4x2 +38x3 = 972 (II) -4x2 -38x3 = -972 (III)

langsame Rechnung einblenden1·(II) + 1·(III)

9x1 4x2 2x3 = 0 (I) 4x2 38x3 = 972 (II) +( 4 -4 )x2 +( 38 -38 )x3 = ( 972 -972 ) (III)
9x1 +4x2 +2x3 = 0 (I) +4x2 +38x3 = 972 (II) 0 = 0 (III)

Wir erkennen, dass in der 3. Zeile 0=0 steht (und in den oberen beiden Zeilen kein Widerspruch).

Wir könnten also für x3 jede beliebige Zahl einsetzen und könnten dann die oberen beiden Zeilen nach den anderen beiden Variablen auflösen und damit diese bestimmen.

Somit gibt es eine unendlich große Lösungsmenge.

3x3-LGS (mit Parameter rechts)

Beispiel:

Löse das folgende Lineare Gleichungssystem!

-1x1 +4x2 -2x3 = -19 (I) -1x1 +7x2 -1x3 = -30 (II) -2x1 +2x2 -2x3 = 4r -16 (III)

Lösung einblenden
-1x1 +4x2 -2x3 = -19 (I) -1x1 +7x2 -1x3 = -30 (II) -2x1 +2x2 -2x3 = 4r -16 (III)

langsame Rechnung einblenden1·(I) -1·(II)

2·(I) -1·(III)

-1x1 4x2 -2x3 = -19 (I) ( -1 +1 )x1 +( 4 -7 )x2 +( -2 +1 )x3 = ( -19 +30 ) (II) ( -2 +2 )x1 +( 8 -2 )x2 +( -4 +2 )x3 = ( -38 + ( -4r +16 ) ) (III)
-1x1 +4x2 -2x3 = -19 (I) -3x2 -1x3 = 11 (II) +6x2 -2x3 = -4r -22 (III)

langsame Rechnung einblenden2·(II) + 1·(III)

-1x1 4x2 -2x3 = -19 (I) -3x2 -1x3 = 11 (II) +( -6 +6 )x2 +( -2 -2 )x3 = ( 22 + ( -4r -22 ) ) (III)
-1x1 +4x2 -2x3 = -19 (I) -3x2 -1x3 = 11 (II) -4x3 = -4 r (III)
Zeile (III): -4x3 = -4 r

x3 = r

eingesetzt in Zeile (II):

-3x2 -1( r ) = 11
-3x2 -1 r = 11 | + r
-3 x2 = r +11 | : (-3)

x2 = - 1 3 r - 11 3

eingesetzt in Zeile (I):

-1x1 +4·( - 1 3 r - 11 3 ) -2·( r ) = -19
-1x1 + ( - 4 3 r - 44 3 ) -2 r = -19 | + 10 3 r + 44 3
-1 x1 = 10 3 r - 13 3 | : (-1)

x1 = - 10 3 r + 13 3

L={( - 10 3 r + 13 3 | - 1 3 r - 11 3 | r )}