Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x -1 ) ( x -5 ) > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x -1 ) ( x -5 ) = 0 ist.

( x -1 ) ( x -5 ) = 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 -5 = 0 | +5
x2 = 5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x -1 ) ( x -5 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x -1 ) ( x -5 ) = 0 (x1 = 1 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 -1 ) ( 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 < 1: f(0) = ( 0 -1 ) · ( 0 -5 ) = 5 > 0
Für 1 < x < 5: f(4) = ( 4 -1 ) · ( 4 -5 ) = -3 < 0
Für x > 5: f(6) = ( 6 -1 ) · ( 6 -5 ) = 5 > 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 -5 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung ( x -1 ) ( x -5 ) > 0 gehört, ist x1=1 und x2=5 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < 1 oder x > 5.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 +3x -4 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 +3x -4 = 0 ist.

x 2 +3x -4 = 0

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

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

x1,2 = -3 ± 3 2 -4 · 1 · ( -4 ) 21

x1,2 = -3 ± 9 +16 2

x1,2 = -3 ± 25 2

x1 = -3 + 25 2 = -3 +5 2 = 2 2 = 1

x2 = -3 - 25 2 = -3 -5 2 = -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 = ( 3 2 ) 2 - ( -4 ) = 9 4 + 4 = 9 4 + 16 4 = 25 4

x1,2 = - 3 2 ± 25 4

x1 = - 3 2 - 5 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 3 2 + 5 2 = 2 2 = 1

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= x 2 +3x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 +3x -4 = 0 (x1 = -4 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 oben geöffnet ist, also dass der Scheitel der tiefste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem x 2 +3x -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 < -4: f(-5) = ( -5 ) 2 +3( -5 ) -4 = 6 > 0
Für -4 < x < 1: f(0) = 0 2 +30 -4 = -4 < 0
Für x > 1: f(2) = 2 2 +32 -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 2 +3x -4 = 0 auch zur gesuchten Ungleichung x 2 +3x -4 0 gehört, ist x1=-4 und x2=1 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≤ -4 oder x ≥ 1.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 -11x -15 > x +3 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 -11x -15 = x +3 ist.

-2 x 2 -11x -15 = x +3 | - x -3
-2 x 2 -12x -18 = 0 |:2

- 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 ) 2( -1 )

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):

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

- x 2 -6x -9 = 0 |: -1

x 2 +6x +9 = 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)= -2 x 2 -11x -15 und g(x)= x +3 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 -11x -15 = x +3 (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= x +3 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 unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel unterhalb der Geraden y= x +3 liegen.
Somit gilt die Ungleichung -2 x 2 -11x -15 > x +3 für kein x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= x +3 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(-4) = -2 ( -4 ) 2 -11( -4 ) -15 = -3 < -1 = -4 +3 = g(-4)
Für x > -3: f(0) = -2 0 2 -110 -15 = -15 < 3 = 0 +3 = g(0)
Also gilt die Ungleichung -2 x 2 -11x -15 > x +3 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall -2 x 2 -11x -15 = x +3 nicht zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 -11x -15 > x +3 gehört, ist x=-3 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{} (kein x erfüllt die Ungleichung)