Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +4 ) ( x -3 ) 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x +4 ) ( x -3 ) = 0 ist.

( x +4 ) ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x +4 = 0 | -4
x1 = -4

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +4 ) ( x -3 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +4 ) ( x -3 ) = 0 (x1 = -4 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 +4 ) ( 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 < -4: f(-5) = ( -5 +4 ) · ( -5 -3 ) = 8 > 0
Für -4 < x < 3: f(0) = ( 0 +4 ) · ( 0 -3 ) = -12 < 0
Für x > 3: f(4) = ( 4 +4 ) · ( 4 -3 ) = 8 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x)0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall ( x +4 ) ( x -3 ) = 0 auch zur gesuchten Ungleichung ( x +4 ) ( x -3 ) 0 gehört, ist x1=-4 und x2=3 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ -4 und x ≤ 3.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -4x < 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -4x = 0 ist.

2 x 2 -4x = 0
2 x ( x -2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 -4x ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -4x = 0 (x1 = 0 und x2 = 2) 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 -4x < 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 -4( -1 ) = 6 > 0
Für 0 < x < 2: f(1) = 2 1 2 -41 = -2 < 0
Für x > 2: f(3) = 2 3 2 -43 = 6 > 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 -4x = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -4x < 0 gehört, ist x1=0 und x2=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > 0 und x < 2.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 -13x -15 < -x +3 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 -13x -15 = -x +3 ist.

-2 x 2 -13x -15 = -x +3 | + x -3
-2 x 2 -12x -18 = 0 |:2

- x 2 -6x -9 = 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 ) · ( -9 ) 2( -1 )

x1,2 = +6 ± 36 -36 -2

x1,2 = +6 ± 0 -2

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

x = 6 -2 = -3

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 -9 = 0 |: -1

x 2 +6x +9 = 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 - 9 = 9 - 9 = 0

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

x = -3 ± 0 = -3

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= -2 x 2 -13x -15 und g(x)= -x +3 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 -13x -15 = -x +3 (x = -3) 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= -x +3 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 +3 liegen.
Somit gilt die Ungleichung -2 x 2 -13x -15 < -x +3 für alle x außer für x = -3.

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= -x +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 < -3: f(-4) = -2 ( -4 ) 2 -13( -4 ) -15 = 5 < 7 = -( -4 ) +3 = g(-4)
Für x > -3: f(0) = -2 0 2 -130 -15 = -15 < 3 = -0 +3 = g(0)
Also gilt die Ungleichung -2 x 2 -13x -15 < -x +3 in beiden Intervallen.

Da der Grenzfall -2 x 2 -13x -15 = -x +3 nicht zur gesuchten Ungleichung -2 x 2 -13x -15 < -x +3 gehört, ist x=-3 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

ℝ\{-3} (alle x außer x=-3 erfüllen die Ungleichung)