Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +2 ) · ( x -1 ) < 0.

Lösung einblenden

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

( x +2 ) · ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x +2 = 0 | -2
x1 = -2

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +2 ) · ( x -1 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +2 ) · ( x -1 ) = 0 (x1 = -2 und x2 = 1) 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 +2 ) · ( x -1 ) < 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 < -2: f(-3) = ( -3 +2 ) · ( -3 -1 ) = 4 > 0
Für -2 < x < 1: f(0) = ( 0 +2 ) · ( 0 -1 ) = -2 < 0
Für x > 1: f(2) = ( 2 +2 ) · ( 2 -1 ) = 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 +2 ) · ( x -1 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung ( x +2 ) · ( x -1 ) < 0 gehört, ist x1=-2 und x2=1 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > -2 und x < 1.

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:

x 2 +10x +12 2x -4 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 +10x +12 = 2x -4 ist.

x 2 +10x +12 = 2x -4 | -2x +4

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 21

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):

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)= x 2 +10x +12 und g(x)= 2x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 +10x +12 = 2x -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= 2x -4 haben, muss dieser gemeinsame Punkt ein Berührpunkt sein!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = 1 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel oberhalb der Geraden y= 2x -4 liegen.
Somit gilt die Ungleichung x 2 +10x +12 2x -4 für alle x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= 2x -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(-5) = ( -5 ) 2 +10( -5 ) +12 = -13 > -14 = 2( -5 ) -4 = g(-5)
Für x > -4: f(0) = 0 2 +100 +12 = 12 > -4 = 20 -4 = g(0)
Also gilt die Ungleichung x 2 +10x +12 2x -4 in beiden Intervallen.

Da der Grenzfall x 2 +10x +12 = 2x -4 auch zur gesuchten Ungleichung x 2 +10x +12 2x -4 gehört, ist x=-4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)