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 < -3: f(-4) =
=
> 0
Für -3 < x < 3: f(0) =
=
< 0
Für x > 3: f(4) =
=
> 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 und x ≤ 3.
quadratische Ungleichungen
Beispiel:
Löse die quadratische Ungleichung:
≤
Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass
=
= 0
eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):
x1,2 =
x1,2 =
x1,2 =
Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:
x = =
Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu
ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu
=
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
≤
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
Für x > 1: f(2) =
=
< 0
Also gilt die Ungleichung
≤
Da der Grenzfall
=
ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)
quadratische Ungleichungen 2
Beispiel:
Löse die quadratische Ungleichung:
≥ .
Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass = ist.
= | | |
= 0
eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):
x1,2 =
x1,2 =
x1,2 =
Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:
x = =
Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von
und
ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu
=
(x = 1) 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
unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel (außer dem Scheitel) unterhalb der Geraden y=
liegen.
Somit gilt die Ungleichung
≥
für kein x außer für x = 1.
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 < 1: f(0) =
=
<
=
= g(0)
Für x > 1: f(2) =
=
<
=
= g(2)
Also gilt die Ungleichung
≥
in keinem der Intervalle.
Da der Grenzfall = auch zur gesuchten Ungleichung ≥ gehört, ist x=1 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:
{1}