Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x · ( x -4 ) > 0.

Lösung einblenden

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

- x · ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - x · ( x -4 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x · ( x -4 ) = 0 (x1 = 0 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 unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem - x · ( x -4 ) > 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 < 0: f(-1) = - ( -1 ) · ( -1 -4 ) = -5 < 0
Für 0 < x < 4: f(3) = - 3 · ( 3 -4 ) = 3 > 0
Für x > 4: f(5) = - 5 · ( 5 -4 ) = -5 < 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) > 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

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

x > 0 und x < 4.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -6x > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -6x = 0 ist.

2 x 2 -6x = 0
2 x · ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 -6x ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -6x = 0 (x1 = 0 und x2 = 3) 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 -6x > 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: f(-1) = 2 ( -1 ) 2 -6( -1 ) = 8 > 0
Für 0 < x < 3: f(2) = 2 2 2 -62 = -4 < 0
Für x > 3: f(4) = 2 4 2 -64 = 8 > 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 -6x = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -6x > 0 gehört, ist x1=0 und x2=3 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < 0 oder x > 3.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 +15x -29 -x +5 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 +15x -29 = -x +5 ist.

-2 x 2 +15x -29 = -x +5 | + x -5
-2 x 2 +16x -34 = 0 |:2

- x 2 +8x -17 = 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 ) · ( -17 ) 2( -1 )

x1,2 = -8 ± 64 -68 -2

x1,2 = -8 ± ( -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):

Um die Gleichung auf die Form "x² + px + q = 0" zu bekommen, müssen wir zuerst die ganze Gleichung durch "-1 " teilen:

- x 2 +8x -17 = 0 |: -1

x 2 -8x +17 = 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 - 17 = 16 - 17 = -1

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

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= -2 x 2 +15x -29 und g(x)= -x +5 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 +15x -29 = -x +5 (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 +5 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= -x +5 oder alle unter der Geraden y= -x +5 liegen!

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 unterhalb der Geraden y= -x +5 liegen.
Die Ungleichung -2 x 2 +15x -29 -x +5 gilt somit für kein x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= -x +5 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= -2 x 2 +15x -29 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 +150 -29 = -29 < 5 = -0 +5 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung -2 x 2 +15x -29 -x +5 gilt für kein x.

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