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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( x +2 ) 2 · ( x -4 ) 2 = 0

Lösung einblenden
( x +2 ) 2 ( x -4 ) 2 = 0
( ( x +2 ) · ( x -4 ) ) 2 = 0 | 2
( x +2 ) · ( x -4 ) = 0
( x +2 ) · ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x +2 = 0 | -2
x1 = -2

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

L={ -2 ; 4 }

-2 ist 2-fache Lösung! 4 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -4 x 2 = 0

Lösung einblenden
x 4 -4 x 2 = 0
x 2 · ( x 2 -4 ) = 0

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

1. Fall:

x 2 = 0 | 2
x1 = 0

2. Fall:

x 2 -4 = 0 | +4
x 2 = 4 | 2
x2 = - 4 = -2
x3 = 4 = 2

L={ -2 ; 0; 2 }

0 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Substitution)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -1 = 0

Lösung einblenden
x 4 -1 = 0 | +1
x 4 = 1 | 4
x1 = - 1 4 = -1
x2 = 1 4 = 1

L={ -1 ; 1 }

Polynomgleichungen (Substitution II)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

36 x 2 -13 = - x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

-13 + 36 x 2 = - x 2

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

-13 + 36 x 2 = - x 2 |⋅( x 2 )
-13 · x 2 + 36 x 2 · x 2 = - x 2 · x 2
-13 x 2 +36 = - x 2 · x 2
-13 x 2 +36 = - x 4
-13 x 2 +36 = - x 4 | + x 4
x 4 -13 x 2 +36 = 0

Diese Gleichung kann durch Substitution auf eine quadratische Gleichung zurückgeführt werden!

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -13u +36 = 0

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

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

u1,2 = +13 ± ( -13 ) 2 -4 · 1 · 36 21

u1,2 = +13 ± 169 -144 2

u1,2 = +13 ± 25 2

u1 = 13 + 25 2 = 13 +5 2 = 18 2 = 9

u2 = 13 - 25 2 = 13 -5 2 = 8 2 = 4

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 = ( - 13 2 ) 2 - 36 = 169 4 - 36 = 169 4 - 144 4 = 25 4

x1,2 = 13 2 ± 25 4

x1 = 13 2 - 5 2 = 8 2 = 4

x2 = 13 2 + 5 2 = 18 2 = 9

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 9

x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

u2: x 2 = 4

x 2 = 4 | 2
x3 = - 4 = -2
x4 = 4 = 2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 ; -2 ; 2 ; 3 }

a-b-c-Formel (MNF) - erst sortieren

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 2 -60 -4x = 0

Lösung einblenden

x 2 -4x -60 = 0

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

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

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · ( -60 ) 21

x1,2 = +4 ± 16 +240 2

x1,2 = +4 ± 256 2

x1 = 4 + 256 2 = 4 +16 2 = 20 2 = 10

x2 = 4 - 256 2 = 4 -16 2 = -12 2 = -6

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 = ( -2 ) 2 - ( -60 ) = 4+ 60 = 64

x1,2 = 2 ± 64

x1 = 2 - 8 = -6

x2 = 2 + 8 = 10

L={ -6 ; 10 }