Aufgabenbeispiele von Ungleichungen
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quadr. Ungleichungen (einfach)
Beispiel:
Löse die quadratische Ungleichung:
>
Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass
=
= |
Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.
1. Fall:
= | | | ||
x1 | = |
2. Fall:
= | | | ||
x2 | = |
Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu
ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu
=
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
>
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 < -4: f(-5) =
=
> 0
Für -4 < x < 1: f(0) =
=
< 0
Für x > 1: f(2) =
=
> 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 < -4 oder x > 1.
quadratische Ungleichungen
Beispiel:
Löse die quadratische Ungleichung:
>
Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass
=
= 0
Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):
eingesetzt in x1,2 = ergibt:
x1,2 =
x1,2 =
x1,2 =
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 =
berechnen wir zuerst die Diskriminante D =
:
D = = =
Da die Diskriminante D < 0 ist, hat die quadratische Gleichung keine Lösunng.
Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu
ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu
=
Wir haben also bei dieser Parabel keinen gemeinsamen Punkt mit der x-Achse, es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der x-Achse oder alle unter der x-Achse 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 x-Achse liegen.
Die Ungleichung
>
2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der x-Achse gibt, müssen alle Funktionswerte von
immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) =
=
>
0
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung
>
Die Lösung ist also: ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)
quadratische Ungleichungen 2
Beispiel:
Löse die quadratische Ungleichung:
> .
Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass = ist.
= | | |
= 0
Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):
eingesetzt in x1,2 = ergibt:
x1,2 =
x1,2 =
x1,2 =
Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:
x = =
Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):
vor dem Einsetzen in x1,2 =
berechnen wir zuerst die Diskriminante D =
:
D = = =
Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.
x = ± 0 =
Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von
und
ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu
=
(x = 2) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der Geraden sind.
Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= 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
oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel (außer dem Scheitel) oberhalb der Geraden y=
liegen.
Somit gilt die Ungleichung
>
für alle x außer für x = 2.
2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y=
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 < 2: f(0) =
=
>
=
= g(0)
Für x > 2: f(3) =
=
>
=
= g(3)
Also gilt die Ungleichung
>
in beiden Intervallen.
Da der Grenzfall = nicht zur gesuchten Ungleichung > gehört, ist x=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:
ℝ\{2} (alle x außer x=2 erfüllen die Ungleichung)