Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

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

Lösung einblenden

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

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

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

1. Fall:

x +2 = 0 | -2
x1 = -2

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

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

x ≤ -2 oder x ≥ 1.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 + x +6 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 + x +6 = 0 ist.

-2 x 2 + x +6 = 0

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

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · ( -2 ) · 6 2( -2 )

x1,2 = -1 ± 1 +48 -4

x1,2 = -1 ± 49 -4

x1 = -1 + 49 -4 = -1 +7 -4 = 6 -4 = -1,5

x2 = -1 - 49 -4 = -1 -7 -4 = -8 -4 = 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 "-2 " teilen:

-2 x 2 + x +6 = 0 |: -2

x 2 - 1 2 x -3 = 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 4 ) 2 - ( -3 ) = 1 16 + 3 = 1 16 + 48 16 = 49 16

x1,2 = 1 4 ± 49 16

x1 = 1 4 - 7 4 = - 6 4 = -1.5

x2 = 1 4 + 7 4 = 8 4 = 2

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= -2 x 2 + x +6 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 + x +6 = 0 (x1 = -1.5 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 = -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 + x +6 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 < -1.5: f(-2) = -2 ( -2 ) 2 -2 +6 = -4 < 0
Für -1.5 < x < 2: f(0) = -2 0 2 +0 +6 = 6 > 0
Für x > 2: f(3) = -2 3 2 +3 +6 = -9 < 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 -2 x 2 + x +6 = 0 auch zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 + x +6 0 gehört, ist x1=-1.5 und x2=2 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≤ -1.5 oder x ≥ 2.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 +15x +23 > 3x +3 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 +15x +23 = 3x +3 ist.

2 x 2 +15x +23 = 3x +3 | -3x -3
2 x 2 +12x +20 = 0 |:2

x 2 +6x +10 = 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 · 10 21

x1,2 = -6 ± 36 -40 2

x1,2 = -6 ± ( -4 ) 2

Da die Diskriminante (Zahl unter der Wurzel) negativ ist, hat die quadratische Gleichung keine Lösung!

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 - 10 = 9 - 10 = -1

Da die Diskriminante D < 0 ist, hat die quadratische Gleichung keine Lösunng.

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= 2 x 2 +15x +23 und g(x)= 3x +3 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 +15x +23 = 3x +3 (hier: keine) 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 :(

Wir haben also bei dieser Parabel keinen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= 3x +3 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= 3x +3 oder alle unter der Geraden y= 3x +3 liegen!

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 Geraden y= 3x +3 liegen.
Die Ungleichung 2 x 2 +15x +23 > 3x +3 gilt somit für alle x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= 3x +3 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= 2 x 2 +15x +23 immer oberhalb oder immer unterhalb der Funktionswerte von g(x) liegen. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) = 2 0 2 +150 +23 = 23 > 3 = 30 +3 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung 2 x 2 +15x +23 > 3x +3 gilt für alle x.

Die Lösung ist also: ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)