Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +1 ) ( x -2 ) < 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x +1 ) ( x -2 ) = 0 ist.

( x +1 ) ( x -2 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x +1 = 0 | -1
x1 = -1

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +1 ) ( x -2 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +1 ) ( x -2 ) = 0 (x1 = -1 und x2 = 2) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der x-Achse sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten die Ungleichung noch vollends zu lösen:

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = 1 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also dass der Scheitel der tiefste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem ( x +1 ) ( x -2 ) < 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

2.Weg
Da es ja nur diese beiden Schnittpunkte mit der x-Achse gibt, müssen die Funktionswerte innerhalb eines dieser drei Intervalle immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < -1: f(-2) = ( -2 +1 ) · ( -2 -2 ) = 4 > 0
Für -1 < x < 2: f(0) = ( 0 +1 ) · ( 0 -2 ) = -2 < 0
Für x > 2: f(3) = ( 3 +1 ) · ( 3 -2 ) = 4 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) < 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall ( x +1 ) ( x -2 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung ( x +1 ) ( x -2 ) < 0 gehört, ist x1=-1 und x2=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > -1 und x < 2.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 +8x +10 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 +8x +10 = 0 ist.

2 x 2 +8x +10 = 0 |:2

x 2 +4x +5 = 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 · 5 21

x1,2 = -4 ± 16 -20 2

x1,2 = -4 ± ( -4 ) 2

Da die Diskriminante (Zahl unter der Wurzel) negativ ist, hat die quadratische Gleichung keine Lösung!

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 - 5 = 4 - 5 = -1

Da die Diskriminante D < 0 ist, hat die quadratische Gleichung keine Lösunng.

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 +8x +10 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 +8x +10 = 0 (hier: keine) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der x-Achse sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Wir haben also bei dieser Parabel keinen gemeinsamen Punkt mit der x-Achse, es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der x-Achse oder alle unter der x-Achse liegen!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = 2 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel oberhalb der x-Achse liegen.
Die Ungleichung 2 x 2 +8x +10 0 gilt somit für alle x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der x-Achse gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= 2 x 2 +8x +10 immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) = 2 0 2 +80 +10 = 10 > 0
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung 2 x 2 +8x +10 0 gilt für alle x.

Die Lösung ist also: ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 +17x -36 < x -4 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 +17x -36 = x -4 ist.

-2 x 2 +17x -36 = x -4 | - x +4
-2 x 2 +16x -32 = 0 |:2

- x 2 +8x -16 = 0

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

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

x1,2 = -8 ± 8 2 -4 · ( -1 ) · ( -16 ) 2( -1 )

x1,2 = -8 ± 64 -64 -2

x1,2 = -8 ± 0 -2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -8 -2 = 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 "-1 " teilen:

- x 2 +8x -16 = 0 |: -1

x 2 -8x +16 = 0

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

D = ( -4 ) 2 - 16 = 16 - 16 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 4 ± 0 = 4

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= -2 x 2 +17x -36 und g(x)= x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 +17x -36 = x -4 (x = 4) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der Geraden sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= x -4 haben, muss dieser gemeinsame Punkt ein Berührpunkt sein!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = -2 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel (außer dem Scheitel) unterhalb der Geraden y= x -4 liegen.
Somit gilt die Ungleichung -2 x 2 +17x -36 < x -4 für alle x außer für x = 4.

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= x -4 gibt, müssen die Funktionswerte von f(x) innerhalb eines dieser beiden Intervalle immer oberhalb oder immer unterhalb der Funktionswerte von g(x) liegen. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < 4: f(0) = -2 0 2 +170 -36 = -36 < -4 = 0 -4 = g(0)
Für x > 4: f(5) = -2 5 2 +175 -36 = -1 < 1 = 5 -4 = g(5)
Also gilt die Ungleichung -2 x 2 +17x -36 < x -4 in beiden Intervallen.

Da der Grenzfall -2 x 2 +17x -36 = x -4 nicht zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 +17x -36 < x -4 gehört, ist x=4 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

ℝ\{4} (alle x außer x=4 erfüllen die Ungleichung)