Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x -1 ) · ( x -4 ) 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x -1 ) · ( x -4 ) = 0 ist.

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

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x -1 ) · ( x -4 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x -1 ) · ( x -4 ) = 0 (x1 = 1 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 = 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 -4 ) 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(0) = ( 0 -1 ) · ( 0 -4 ) = 4 > 0
Für 1 < x < 4: f(3) = ( 3 -1 ) · ( 3 -4 ) = -2 < 0
Für x > 4: f(5) = ( 5 -1 ) · ( 5 -4 ) = 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 -4 ) = 0 auch zur gesuchten Ungleichung ( x -1 ) · ( x -4 ) 0 gehört, ist x1=1 und x2=4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≤ 1 oder x ≥ 4.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x 2 +2x +15 < 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - x 2 +2x +15 = 0 ist.

- x 2 +2x +15 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · ( -1 ) · 15 2( -1 )

x1,2 = -2 ± 4 +60 -2

x1,2 = -2 ± 64 -2

x1 = -2 + 64 -2 = -2 +8 -2 = 6 -2 = -3

x2 = -2 - 64 -2 = -2 -8 -2 = -10 -2 = 5

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 +2x +15 = 0 |: -1

x 2 -2x -15 = 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 ) 2 - ( -15 ) = 1+ 15 = 16

x1,2 = 1 ± 16

x1 = 1 - 4 = -3

x2 = 1 + 4 = 5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - x 2 +2x +15 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x 2 +2x +15 = 0 (x1 = -3 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 = -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 +2x +15 < 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 < -3: f(-4) = - ( -4 ) 2 +2( -4 ) +15 = -9 < 0
Für -3 < x < 5: f(0) = - 0 2 +20 +15 = 15 > 0
Für x > 5: f(6) = - 6 2 +26 +15 = -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 - x 2 +2x +15 = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung - x 2 +2x +15 < 0 gehört, ist x1=-3 und x2=5 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < -3 oder x > 5.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 - x +4 < -3x +3 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 - x +4 = -3x +3 ist.

x 2 - x +4 = -3x +3 | +3x -3

x 2 +2x +1 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · 1 21

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

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 = 1 2 - 1 = 1 - 1 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = -1 ± 0 = -1

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= x 2 - x +4 und g(x)= -3x +3 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 - x +4 = -3x +3 (x = -1) 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= -3x +3 haben, muss dieser gemeinsame Punkt ein Berührpunkt sein!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = 1 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel oberhalb der Geraden y= -3x +3 liegen.
Somit gilt die Ungleichung x 2 - x +4 < -3x +3 für kein x .

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= -3x +3 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(-2) = ( -2 ) 2 - ( -2 ) +4 = 10 > 9 = -3( -2 ) +3 = g(-2)
Für x > -1: f(0) = 0 2 - 0 +4 = 4 > 3 = -30 +3 = g(0)
Also gilt die Ungleichung x 2 - x +4 < -3x +3 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall x 2 - x +4 = -3x +3 nicht zur gesuchten Ungleichung x 2 - x +4 < -3x +3 gehört, ist x=-1 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{} (kein x erfüllt die Ungleichung)