Aufgabenbeispiele von Bruchgleichungen

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einfache Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Bestimme erst die maximale Definitionsmenge D. Löse dann die Bruchgleichung:

48 x = 3x

Lösung einblenden

Um die Definitionlücken (und damit die maximale Definitionsmenge) zu bestimmen, müssen wir einfach nach den Nullstellen der Nenner schauen: Hier erkennt man schnell als Nullstelle(n) der Nenner: 0

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

48 x = 3x |⋅( x )
48 x · x = 3x · x
48 = 3 x · x
48 = 3 x 2
48 = 3 x 2 | -48 -3 x 2
-3 x 2 = -48 |: ( -3 )
x 2 = 16 | 2
x1 = - 16 = -4
x2 = 16 = 4

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -4 ; 4 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Bestimme erst die maximale Definitionsmenge D. Löse dann die Bruchgleichung:

4x = -18x +8 x -1

Lösung einblenden

Um die Definitionlücken (und damit die maximale Definitionsmenge) zu bestimmen, müssen wir einfach nach den Nullstellen der Nenner schauen: Hier erkennt man schnell als Nullstelle(n) der Nenner: 1

D=R\{ 1 }

Wir multiplizieren den Nenner x -1 weg!

4x = -18x +8 x -1 |⋅( x -1 )
4x · ( x -1 ) = -18x +8 x -1 · ( x -1 )
4 x ( x -1 ) = -18x +8
4 x · x +4 x · ( -1 ) = -18x +8
4 x · x -4x = -18x +8
4 x 2 -4x = -18x +8
4 x 2 -4x = -18x +8 | +18x -8
4 x 2 +14x -8 = 0 |:2

2 x 2 +7x -4 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = -7 ± 7 2 -4 · 2 · ( -4 ) 22

x1,2 = -7 ± 49 +32 4

x1,2 = -7 ± 81 4

x1 = -7 + 81 4 = -7 +9 4 = 2 4 = 0,5

x2 = -7 - 81 4 = -7 -9 4 = -16 4 = -4

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

Um die Gleichung auf die Form "x² + px + q = 0" zu bekommen, müssen wir zuerst die ganze Gleichung durch "2 " teilen:

2 x 2 +7x -4 = 0 |: 2

x 2 + 7 2 x -2 = 0

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( 7 4 ) 2 - ( -2 ) = 49 16 + 2 = 49 16 + 32 16 = 81 16

x1,2 = - 7 4 ± 81 16

x1 = - 7 4 - 9 4 = - 16 4 = -4

x2 = - 7 4 + 9 4 = 2 4 = 0.5

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -4 ; 0,5 }

Bruchgleichung (quadr.) 2

Beispiel:

Bestimme erst die maximale Definitionsmenge D. Löse dann die Bruchgleichung:

0 = - 16x x -3 -2x +2

Lösung einblenden

Um die Definitionlücken (und damit die maximale Definitionsmenge) zu bestimmen, müssen wir einfach nach den Nullstellen der Nenner schauen: Hier erkennt man schnell als Nullstelle(n) der Nenner: 3

D=R\{ 3 }

Wir multiplizieren den Nenner x -3 weg!

0 = - 16x x -3 -2x +2 |⋅( x -3 )
0 = - 16x x -3 · ( x -3 ) -2x · ( x -3 ) + 2 · ( x -3 )
0 = -16x -2 x ( x -3 ) +2x -6
0 = -2 x 2 -8x -6
0 = -2 x 2 -8x -6 | +2 x 2 +8x +6
2 x 2 +8x +6 = 0 |:2

x 2 +4x +3 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

x1 = -4 + 4 2 = -4 +2 2 = -2 2 = -1

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 2 = -6 2 = -3

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = 2 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = -2 ± 1

x1 = -2 - 1 = -3

x2 = -2 + 1 = -1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 ; -1 }

doppelte Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 5x +5 + 0,2 x +1 -2x = 0

Lösung einblenden

D=R\{ -1 }

x 5x +5 + 0,2 x +1 -2x = 0
x 5( x +1 ) + 0,2 x +1 -2x = 0 |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner 5( x +1 ) weg!

x 5( x +1 ) + 0,2 x +1 -2x = 0 |⋅( 5( x +1 ) )
x 5( x +1 ) · ( 5( x +1 ) ) + 0,2 x +1 · ( 5( x +1 ) ) -2x · ( 5( x +1 ) ) = 0
x +1 -10 x ( x +1 ) = 0
x +1 + ( -10 x 2 -10x ) = 0
-10 x 2 -9x +1 = 0

-10 x 2 -9x +1 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +9 ± ( -9 ) 2 -4 · ( -10 ) · 1 2( -10 )

x1,2 = +9 ± 81 +40 -20

x1,2 = +9 ± 121 -20

x1 = 9 + 121 -20 = 9 +11 -20 = 20 -20 = -1

x2 = 9 - 121 -20 = 9 -11 -20 = -2 -20 = 0,1

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

Um die Gleichung auf die Form "x² + px + q = 0" zu bekommen, müssen wir zuerst die ganze Gleichung durch "-10 " teilen:

-10 x 2 -9x +1 = 0 |: -10

x 2 + 9 10 x - 1 10 = 0

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( 9 20 ) 2 - ( - 1 10 ) = 81 400 + 1 10 = 81 400 + 40 400 = 121 400

x1,2 = - 9 20 ± 121 400

x1 = - 9 20 - 11 20 = - 20 20 = -1

x2 = - 9 20 + 11 20 = 2 20 = 0.1

Lösung x= -1 ist nicht in der Definitionsmenge!

L={ 0,1 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 - 10 x = - 9 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

1 - 10 x = - 9 x 2 |⋅( x 2 )
1 · x 2 - 10 x · x 2 = - 9 x 2 · x 2
x 2 -10x = -9
x 2 -10x = -9 | +9

x 2 -10x +9 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +10 ± ( -10 ) 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = +10 ± 100 -36 2

x1,2 = +10 ± 64 2

x1 = 10 + 64 2 = 10 +8 2 = 18 2 = 9

x2 = 10 - 64 2 = 10 -8 2 = 2 2 = 1

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( -5 ) 2 - 9 = 25 - 9 = 16

x1,2 = 5 ± 16

x1 = 5 - 4 = 1

x2 = 5 + 4 = 9

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 1 ; 9 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

Für x ≠ 0 und a ∈ Z\{0} ist die folgende Gleichung gegeben:

x + a x = 2

Bestimme a so, dass die Gleichung zwei (verschiedene) ganzzahlige Lösungen besitzt.

Lösung einblenden

D=R\{0}

x + a x = 2

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

x + a x = 2 |⋅x
x · x + a x · x = 2 · x
x 2 + a = 2x
x 2 + a -2x = 0
x 2 -2x + a = 0

Um jetzt ein a zu finden, für das die quadratische Gleichung zwei ganzzahlige Lösungen hat, bezeichnen wir die beiden Lösungen einfach mal mit p und q und schreiben einen faktorisierten Term mit diesen Lösungen auf:

(x-p)⋅(x-q)

Wenn wir jetzt den faktorisierten Term ausmultiplizieren, erkennen wir, dass auch hier die 1 der Koeffizient vor dem x² ist.

= x² - px - qx + pq
= x² - (p+q)x + pq

Es muss somit gelten:

x 2 -2x + a = x² - (p+q)x + pq

Wir müssen jetzt also nur noch zwei ganze Zahlen finden, deren Summe das Negative von -2 ist, also z.B.:

Mit p = 3 und q = -1 würde es funktionieren, denn -( 3 -1 ) = -2

Genauso muss dann auch a = p⋅q gelten, also a = 3 · ( -1 ) = -3

Zur Probe können wir ja noch mit a = -3 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 -2x -3 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -3 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +12 2

x1,2 = +2 ± 16 2

x1 = 2 + 16 2 = 2 +4 2 = 6 2 = 3

x2 = 2 - 16 2 = 2 -4 2 = -2 2 = -1

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( -1 ) 2 - ( -3 ) = 1+ 3 = 4

x1,2 = 1 ± 4

x1 = 1 - 2 = -1

x2 = 1 + 2 = 3

L={ -1 ; 3 }