Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +3 ) ( x -3 ) 0.

Lösung einblenden

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

( x +3 ) ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x +3 = 0 | -3
x1 = -3

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +3 ) ( x -3 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +3 ) ( x -3 ) = 0 (x1 = -3 und x2 = 3) 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 +3 ) ( x -3 ) 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 < -3: f(-4) = ( -4 +3 ) · ( -4 -3 ) = 7 > 0
Für -3 < x < 3: f(0) = ( 0 +3 ) · ( 0 -3 ) = -9 < 0
Für x > 3: f(4) = ( 4 +3 ) · ( 4 -3 ) = 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 +3 ) ( x -3 ) = 0 auch zur gesuchten Ungleichung ( x +3 ) ( x -3 ) 0 gehört, ist x1=-3 und x2=3 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ -3 und x ≤ 3.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x 2 +2x -1 0.

Lösung einblenden

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

- x 2 +2x -1 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 4 -4 -2

x1,2 = -2 ± 0 -2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -2 -2 = 1

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - x 2 +2x -1 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x 2 +2x -1 = 0 (x = 1) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der x-Achse sind.

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Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der x-Achse haben, muss dieser gemeinsame Punkt der Scheitel sein!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = -1 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel unterhalb der x-Achse liegen.
Somit gilt die Ungleichung - x 2 +2x -1 0 für alle x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der x-Achse gibt, müssen die Funktionswerte von f(x) innerhalb eines dieser beiden Intervalle immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < 1: f(0) = - 0 2 +20 -1 = -1 < 0
Für x > 1: f(2) = - 2 2 +22 -1 = -1 < 0
Also gilt die Ungleichung - x 2 +2x -1 0 in beiden Intervallen.

Da der Grenzfall - x 2 +2x -1 = 0 auch zur gesuchten Ungleichung - x 2 +2x -1 0 gehört, ist x=1 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 +5x -7 x -5 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 +5x -7 = x -5 ist.

-2 x 2 +5x -7 = x -5 | - x +5
-2 x 2 +4x -2 = 0 |:2

- x 2 +2x -1 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 4 -4 -2

x1,2 = -2 ± 0 -2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -2 -2 = 1

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= -2 x 2 +5x -7 und g(x)= x -5 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 +5x -7 = x -5 (x = 1) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der Geraden sind.

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Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= x -5 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 (außer dem Scheitel) unterhalb der Geraden y= x -5 liegen.
Somit gilt die Ungleichung -2 x 2 +5x -7 x -5 für kein x außer für x = 1.

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= x -5 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 < 1: f(0) = -2 0 2 +50 -7 = -7 < -5 = 0 -5 = g(0)
Für x > 1: f(2) = -2 2 2 +52 -7 = -5 < -3 = 2 -5 = g(2)
Also gilt die Ungleichung -2 x 2 +5x -7 x -5 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall -2 x 2 +5x -7 = x -5 auch zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 +5x -7 x -5 gehört, ist x=1 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{1}