Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +1 ) ( x -2 ) > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x +1 ) ( x -2 ) = 0 ist.

( x +1 ) ( x -2 ) = 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 -2 = 0 | +2
x2 = 2

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

x < -1 oder x > 2.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 +8x 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 +8x = 0 ist.

-2 x 2 +8x = 0
2 x ( -x +4 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

-x +4 = 0 | -4
-x = -4 |:(-1 )
x2 = 4

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= -2 x 2 +8x ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 +8x = 0 (x1 = 0 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 unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem -2 x 2 +8x 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 +8( -1 ) = -10 < 0
Für 0 < x < 4: f(3) = -2 3 2 +83 = 6 > 0
Für x > 4: f(5) = -2 5 2 +85 = -10 < 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 +8x = 0 auch zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 +8x 0 gehört, ist x1=0 und x2=4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ 0 und x ≤ 4.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 +14x -34 > -2x -2 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 +14x -34 = -2x -2 ist.

-2 x 2 +14x -34 = -2x -2 | +2x +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 ) 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):

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

- x 2 +8x -16 = 0 |: -1

x 2 -8x +16 = 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 +14x -34 und g(x)= -2x -2 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 +14x -34 = -2x -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= -2x -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 unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel unterhalb der Geraden y= -2x -2 liegen.
Somit gilt die Ungleichung -2 x 2 +14x -34 > -2x -2 für kein x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= -2x -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(0) = -2 0 2 +140 -34 = -34 < -2 = -20 -2 = g(0)
Für x > 4: f(5) = -2 5 2 +145 -34 = -14 < -12 = -25 -2 = g(5)
Also gilt die Ungleichung -2 x 2 +14x -34 > -2x -2 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall -2 x 2 +14x -34 = -2x -2 nicht zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 +14x -34 > -2x -2 gehört, ist x=4 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{} (kein x erfüllt die Ungleichung)