Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +1 ) ( x -4 ) > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x +1 ) ( x -4 ) = 0 ist.

( x +1 ) ( x -4 ) = 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 -4 = 0 | +4
x2 = 4

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +1 ) ( x -4 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +1 ) ( x -4 ) = 0 (x1 = -1 und x2 = 4) 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 -4 ) > 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte 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 -4 ) = 6 > 0
Für -1 < x < 4: f(0) = ( 0 +1 ) · ( 0 -4 ) = -4 < 0
Für x > 4: f(5) = ( 5 +1 ) · ( 5 -4 ) = 6 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) > 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall ( x +1 ) ( x -4 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung ( x +1 ) ( x -4 ) > 0 gehört, ist x1=-1 und x2=4 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < -1 oder x > 4.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -9x +4 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -9x +4 = 0 ist.

2 x 2 -9x +4 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = +9 ± ( -9 ) 2 -4 · 2 · 4 22

x1,2 = +9 ± 81 -32 4

x1,2 = +9 ± 49 4

x1 = 9 + 49 4 = 9 +7 4 = 16 4 = 4

x2 = 9 - 49 4 = 9 -7 4 = 2 4 = 0,5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 -9x +4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -9x +4 = 0 (x1 = 0.5 und x2 = 4) 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 = 2 > 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 2 x 2 -9x +4 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte 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 < 0.5: f(0) = 2 0 2 -90 +4 = 4 > 0
Für 0.5 < x < 4: f(3) = 2 3 2 -93 +4 = -5 < 0
Für x > 4: f(5) = 2 5 2 -95 +4 = 9 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x)0 ist, links und rechts der Schnittpunkte mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall 2 x 2 -9x +4 = 0 auch zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -9x +4 0 gehört, ist x1=0.5 und x2=4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≤ 0.5 oder x ≥ 4.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 +9x +9 < x -1 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 +9x +9 = x -1 ist.

2 x 2 +9x +9 = x -1 | - x +1
2 x 2 +8x +10 = 0 |:2

x 2 +4x +5 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

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!

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= 2 x 2 +9x +9 und g(x)= x -1 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 +9x +9 = x -1 (hier: keine) 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 :(

Wir haben also bei dieser Parabel keinen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= x -1 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= x -1 oder alle unter der Geraden y= x -1 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 Geraden y= x -1 liegen.
Die Ungleichung 2 x 2 +9x +9 < x -1 gilt somit für kein x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= x -1 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= 2 x 2 +9x +9 immer oberhalb oder immer unterhalb der Funktionswerte von g(x) liegen. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) = 2 0 2 +90 +9 = 9 > -1 = 0 -1 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung 2 x 2 +9x +9 < x -1 gilt für kein x.

Die Lösung ist also: {} (kein x erfüllt die Ungleichung)