Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +4 ) · ( x -2 ) < 0.

Lösung einblenden

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

( x +4 ) · ( x -2 ) = 0

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

1. Fall:

x +4 = 0 | -4
x1 = -4

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +4 ) · ( x -2 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +4 ) · ( x -2 ) = 0 (x1 = -4 und x2 = 2) 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 +4 ) · ( x -2 ) < 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 < -4: f(-5) = ( -5 +4 ) · ( -5 -2 ) = 7 > 0
Für -4 < x < 2: f(0) = ( 0 +4 ) · ( 0 -2 ) = -8 < 0
Für x > 2: f(3) = ( 3 +4 ) · ( 3 -2 ) = 7 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) < 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall ( x +4 ) · ( x -2 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung ( x +4 ) · ( x -2 ) < 0 gehört, ist x1=-4 und x2=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > -4 und x < 2.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -10x ≤ 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -10x = 0 ist.

2 x 2 -10x = 0
2 x · ( x -5 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -5 = 0 | +5
x2 = 5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 -10x ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -10x = 0 (x1 = 0 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 = 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 -10x ≤ 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) = 2⋅ ( -1 ) 2 -10⋅( -1 ) = 12 > 0
Für 0 < x < 5: f(4) = 2⋅ 4 2 -10⋅4 = -8 < 0
Für x > 5: f(6) = 2⋅ 6 2 -10⋅6 = 12 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) ≤ 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall 2 x 2 -10x = 0 auch zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -10x ≤ 0 gehört, ist x1=0 und x2=5 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ 0 und x ≤ 5.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 -5x +2 > -x -2 .

Lösung einblenden

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

x 2 -5x +2 = -x -2 | + x +2

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):

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 -5x +2 und g(x)= -x -2 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 -5x +2 = -x -2 (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= -x -2 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 (außer dem Scheitel) oberhalb der Geraden y= -x -2 liegen.
Somit gilt die Ungleichung x 2 -5x +2 > -x -2 für alle x außer für x = 2.

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 < 2: f(0) = 0 2 -5⋅0 +2 = 2 > -2 = -0 -2 = g(0)
Für x > 2: f(3) = 3 2 -5⋅3 +2 = -4 > -5 = -3 -2 = g(3)
Also gilt die Ungleichung x 2 -5x +2 > -x -2 in beiden Intervallen.

Da der Grenzfall x 2 -5x +2 = -x -2 nicht zur gesuchten Ungleichung x 2 -5x +2 > -x -2 gehört, ist x=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

ℝ\{2} (alle x außer x=2 erfüllen die Ungleichung)