Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +2 ) ( x -5 ) 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x +2 ) ( x -5 ) = 0 ist.

( x +2 ) ( x -5 ) = 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 -5 = 0 | +5
x2 = 5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +2 ) ( x -5 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +2 ) ( x -5 ) = 0 (x1 = -2 und x2 = 5) 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 -5 ) 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 < -2: f(-3) = ( -3 +2 ) · ( -3 -5 ) = 8 > 0
Für -2 < x < 5: f(0) = ( 0 +2 ) · ( 0 -5 ) = -10 < 0
Für x > 5: f(6) = ( 6 +2 ) · ( 6 -5 ) = 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 ( x +2 ) ( x -5 ) = 0 auch zur gesuchten Ungleichung ( x +2 ) ( x -5 ) 0 gehört, ist x1=-2 und x2=5 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≤ -2 oder x ≥ 5.

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

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 · 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

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 -9x +4 = 0 |: 2

x 2 - 9 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 = ( - 9 4 ) 2 - 2 = 81 16 - 2 = 81 16 - 32 16 = 49 16

x1,2 = 9 4 ± 49 16

x1 = 9 4 - 7 4 = 2 4 = 0.5

x2 = 9 4 + 7 4 = 16 4 = 4

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

x < 0.5 oder x > 4.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 +17x +34 < x +2 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 +17x +34 = x +2 ist.

2 x 2 +17x +34 = x +2 | - x -2
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 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)= 2 x 2 +17x +34 und g(x)= x +2 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 +17x +34 = x +2 (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 +2 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 oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel oberhalb der Geraden y= x +2 liegen.
Somit gilt die Ungleichung 2 x 2 +17x +34 < x +2 für kein x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= x +2 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) = 2 ( -5 ) 2 +17( -5 ) +34 = -1 > -3 = -5 +2 = g(-5)
Für x > -4: f(0) = 2 0 2 +170 +34 = 34 > 2 = 0 +2 = g(0)
Also gilt die Ungleichung 2 x 2 +17x +34 < x +2 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall 2 x 2 +17x +34 = x +2 nicht zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 +17x +34 < x +2 gehört, ist x=-4 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{} (kein x erfüllt die Ungleichung)