Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x ( x -3 ) < 0.

Lösung einblenden

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

- x ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

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

x < 0 oder x > 3.

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 -104 = -8 < 0
Für x > 5: f(6) = 2 6 2 -106 = 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:

-2 x 2 -15x -15 -3x +5 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 -15x -15 = -3x +5 ist.

-2 x 2 -15x -15 = -3x +5 | +3x -5
-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 ) 2( -1 )

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):

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

- x 2 -6x -10 = 0 |: -1

x 2 +6x +10 = 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 -15 und g(x)= -3x +5 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 -15x -15 = -3x +5 (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 +5 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= -3x +5 oder alle unter der Geraden y= -3x +5 liegen!

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= -3x +5 liegen.
Die Ungleichung -2 x 2 -15x -15 -3x +5 gilt somit für alle x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= -3x +5 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= -2 x 2 -15x -15 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 -15 = -15 < 5 = -30 +5 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung -2 x 2 -15x -15 -3x +5 gilt für alle x.

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