Aufgabenbeispiele von quadratisch

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einfache Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

- 15x x +4 = -3x

Lösung einblenden

D=R\{ -4 }

Wir multiplizieren den Nenner x +4 weg!

-15x x +4 = -3x |⋅( x +4 )
-15x x +4 · ( x +4 ) = -3x · ( x +4 )
- 15x 1 = -3 x ( x +4 )
-15x = -3 x ( x +4 )
-15x = -3 x 2 -12x
-15x = -3 x 2 -12x | - ( -3 x 2 -12x )
3 x 2 -15x +12x = 0
3 x 2 -3x = 0
3 x ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={0; 1 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4x = -14x +12 x +2

Lösung einblenden

D=R\{ -2 }

Wir multiplizieren den Nenner x +2 weg!

4x = -14x +12 x +2 |⋅( x +2 )
4x · ( x +2 ) = -14x +12 x +2 · ( x +2 )
4 x ( x +2 ) = -14x +12
4 x · x +4 x · 2 = -14x +12
4 x · x +8x = -14x +12
4 x 2 +8x = -14x +12
4 x 2 +8x = -14x +12 | +14x -12
4 x 2 +22x -12 = 0 |:2

2 x 2 +11x -6 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -11 ± 11 2 -4 · 2 · ( -6 ) 22

x1,2 = -11 ± 121 +48 4

x1,2 = -11 ± 169 4

x1 = -11 + 169 4 = -11 +13 4 = 2 4 = 0,5

x2 = -11 - 169 4 = -11 -13 4 = -24 4 = -6

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -6 ; 0,5 }

Bruchgleichung (quadr.) 2

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x -4 = - -x 2x -5

Lösung einblenden

D=R\{ 5 2 }

Wir multiplizieren den Nenner 2x -5 weg!

x -4 = x 2x -5 |⋅( 2x -5 )
x · ( 2x -5 ) -4 · ( 2x -5 ) = x 2x -5 · ( 2x -5 )
x ( 2x -5 ) -8x +20 = x
2 x 2 -5x -8x +20 = x
2 x 2 -13x +20 = x
2 x 2 -13x +20 = x | - x
2 x 2 -14x +20 = 0 |:2

x 2 -7x +10 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = +7 ± ( -7 ) 2 -4 · 1 · 10 21

x1,2 = +7 ± 49 -40 2

x1,2 = +7 ± 9 2

x1 = 7 + 9 2 = 7 +3 2 = 10 2 = 5

x2 = 7 - 9 2 = 7 -3 2 = 4 2 = 2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 2 ; 5 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 x 2 + 6 x 3 - 16 x 4 = 0

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 4 weg!

1 x 2 + 6 x 3 - 16 x 4 = 0 |⋅( x 4 )
1 x 2 · x 4 + 6 x 3 · x 4 - 16 x 4 · x 4 = 0
x 2 +6x -16 = 0

x 2 +6x -16 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · ( -16 ) 21

x1,2 = -6 ± 36 +64 2

x1,2 = -6 ± 100 2

x1 = -6 + 100 2 = -6 +10 2 = 4 2 = 2

x2 = -6 - 100 2 = -6 -10 2 = -16 2 = -8

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -8 ; 2 }

doppelte Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4x -8 + 73 x -2 = 3x

Lösung einblenden

D=R\{ 2 }

x 4x -8 + 73 x -2 = 3x
x 4( x -2 ) + 73 x -2 = 3x |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner 4( x -2 ) weg!

x 4( x -2 ) + 73 x -2 = 3x |⋅( 4( x -2 ) )
x 4( x -2 ) · ( 4( x -2 ) ) + 73 x -2 · ( 4( x -2 ) ) = 3x · ( 4( x -2 ) )
x +292 = 12 x ( x -2 )
x +292 = 12 x 2 -24x
x +292 = 12 x 2 -24x | -12 x 2 +24x

-12 x 2 +25x +292 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -25 ± 25 2 -4 · ( -12 ) · 292 2( -12 )

x1,2 = -25 ± 625 +14016 -24

x1,2 = -25 ± 14641 -24

x1 = -25 + 14641 -24 = -25 +121 -24 = 96 -24 = -4

x2 = -25 - 14641 -24 = -25 -121 -24 = -146 -24 = 73 12 ≈ 6.08

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -4 ; 73 12 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

Für x ≠ 0 und a ∈ Z\{0} ist die folgende Gleichung gegeben:

x + a x = -5

Bestimme a so, dass die Gleichung zwei (verschiedene) ganzzahlige Lösungen besitzt.

Lösung einblenden

D=R\{0}

x + a x = -5

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

x + a x = -5 |⋅x
x · x + a x · x = -5 · x
x 2 + a = -5x
x 2 + a +5x = 0
x 2 +5x + a = 0

Um jetzt ein a zu finden, für das die quadratische Gleichung zwei ganzzahlige Lösungen hat, bezeichnen wir die beiden Lösungen einfach mal mit p und q und schreiben einen faktorisierten Term mit diesen Lösungen auf:

(x-p)⋅(x-q)

Wenn wir jetzt den faktorisierten Term ausmultiplizieren, erkennen wir, dass auch hier die 1 der Koeffizient vor dem x² ist.

= x² - px - qx + pq
= x² - (p+q)x + pq

Es muss somit gelten:

x 2 +5x + a = x² - (p+q)x + pq

Wir müssen jetzt also nur noch zwei ganze Zahlen finden, deren Summe das Negative von 5 ist, also z.B.:

Mit p = 2 und q = -7 würde es funktionieren, denn -( 2 -7 ) = 5

Genauso muss dann auch a = p⋅q gelten, also a = 2 · ( -7 ) = -14

Zur Probe können wir ja noch mit a = -14 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 +5x -14 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · ( -14 ) 21

x1,2 = -5 ± 25 +56 2

x1,2 = -5 ± 81 2

x1 = -5 + 81 2 = -5 +9 2 = 4 2 = 2

x2 = -5 - 81 2 = -5 -9 2 = -14 2 = -7

L={ -7 ; 2 }