Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- ( x +3 ) ( x -1 ) > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - ( x +3 ) ( x -1 ) = 0 ist.

- ( x +3 ) ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x +3 = 0 | -3
x1 = -3

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - ( x +3 ) ( x -1 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - ( x +3 ) ( x -1 ) = 0 (x1 = -3 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 unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem - ( x +3 ) ( 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 < -3: f(-4) = - ( -4 +3 ) · ( -4 -1 ) = -5 < 0
Für -3 < x < 1: f(0) = - ( 0 +3 ) · ( 0 -1 ) = 3 > 0
Für x > 1: f(2) = - ( 2 +3 ) · ( 2 -1 ) = -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 +3 ) ( x -1 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung - ( x +3 ) ( x -1 ) > 0 gehört, ist x1=-3 und x2=1 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > -3 und x < 1.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 -2x -15 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 -2x -15 = 0 ist.

x 2 -2x -15 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -15 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +60 2

x1,2 = +2 ± 64 2

x1 = 2 + 64 2 = 2 +8 2 = 10 2 = 5

x2 = 2 - 64 2 = 2 -8 2 = -6 2 = -3

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 = ( -1 ) 2 - ( -15 ) = 1+ 15 = 16

x1,2 = 1 ± 16

x1 = 1 - 4 = -3

x2 = 1 + 4 = 5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= x 2 -2x -15 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 -2x -15 = 0 (x1 = -3 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 -2x -15 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 < -3: f(-4) = ( -4 ) 2 -2( -4 ) -15 = 9 > 0
Für -3 < x < 5: f(0) = 0 2 -20 -15 = -15 < 0
Für x > 5: f(6) = 6 2 -26 -15 = 9 > 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 -2x -15 = 0 auch zur gesuchten Ungleichung x 2 -2x -15 0 gehört, ist x1=-3 und x2=5 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ -3 und x ≤ 5.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 -8x +13 < -2x +4 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 -8x +13 = -2x +4 ist.

x 2 -8x +13 = -2x +4 | +2x -4

x 2 -6x +9 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = +6 ± 36 -36 2

x1,2 = +6 ± 0 2

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

x = 6 2 = 3

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 = ( -3 ) 2 - 9 = 9 - 9 = 0

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

x = 3 ± 0 = 3

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= x 2 -8x +13 und g(x)= -2x +4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 -8x +13 = -2x +4 (x = 3) 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 -8x +13 < -2x +4 für kein 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 < 3: f(0) = 0 2 -80 +13 = 13 > 4 = -20 +4 = g(0)
Für x > 3: f(4) = 4 2 -84 +13 = -3 > -4 = -24 +4 = g(4)
Also gilt die Ungleichung x 2 -8x +13 < -2x +4 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall x 2 -8x +13 = -2x +4 nicht zur gesuchten Ungleichung x 2 -8x +13 < -2x +4 gehört, ist x=3 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{} (kein x erfüllt die Ungleichung)