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(0) = ( 0 -1 ) · ( 0 -4 ) = 4 > 0
Für 1 < x < 4: f(3) = ( 3 -1 ) · ( 3 -4 ) = -2 < 0
Für x > 4: f(5) = ( 5 -1 ) · ( 5 -4 ) = 4 > 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 +16x +32 ≥ 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 +16x +32 = 0 ist.

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):

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 zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 +16x +32 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 +16x +32 = 0 (x = -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 :(

Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der x-Achse haben, muss dieser gemeinsame Punkt der Scheitel 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 x-Achse liegen.
Somit gilt die Ungleichung 2 x 2 +16x +32 ≥ 0 für alle x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der x-Achse gibt, müssen die Funktionswerte von f(x) innerhalb eines dieser beiden Intervalle immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < -4: f(-5) = 2⋅ ( -5 ) 2 +16⋅( -5 ) +32 = 2 > 0
Für x > -4: f(0) = 2⋅ 0 2 +16⋅0 +32 = 32 > 0
Also gilt die Ungleichung 2 x 2 +16x +32 ≥ 0 in beiden Intervallen.

Da der Grenzfall 2 x 2 +16x +32 = 0 auch zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 +16x +32 ≥ 0 gehört, ist x=-4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x 2 + x -8 ≥ -3x -4 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - x 2 + x -8 = -3x -4 ist.

- x 2 + x -8 = -3x -4 | +3x +4

- x 2 +4x -4 = 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 ) · ( -4 ) 2⋅( -1 )

x1,2 = -4 ± 16 -16 -2

x1,2 = -4 ± 0 -2

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

x = -4 -2 = 2

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 +4x -4 = 0 |: -1

x 2 -4x +4 = 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 - 4 = 4 - 4 = 0

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

x = 2 ± 0 = 2

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= - x 2 + x -8 und g(x)= -3x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x 2 + x -8 = -3x -4 (x = 2) 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= -3x -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 unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel (außer dem Scheitel) unterhalb der Geraden y= -3x -4 liegen.
Somit gilt die Ungleichung - x 2 + x -8 ≥ -3x -4 für kein x außer für x = 2.

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= -3x -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 < 2: f(0) = - 0 2 +0 -8 = -8 < -4 = -3⋅0 -4 = g(0)
Für x > 2: f(3) = - 3 2 +3 -8 = -14 < -13 = -3⋅3 -4 = g(3)
Also gilt die Ungleichung - x 2 + x -8 ≥ -3x -4 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall - x 2 + x -8 = -3x -4 auch zur gesuchten Ungleichung - x 2 + x -8 ≥ -3x -4 gehört, ist x=2 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{2}