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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( x +4 ) · ( x +4 ) = 0

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

L={ -4 }

-4 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 2 + x = 0

Lösung einblenden
x 2 + x = 0
x · ( x +1 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +1 = 0 | -1
x2 = -1

L={ -1 ; 0}

Polynomgleichungen (Substitution)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -18 x 2 +81 = 0

Lösung einblenden
x 4 -18 x 2 +81 = 0

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

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -18u +81 = 0

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

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

u1,2 = +18 ± ( -18 ) 2 -4 · 1 · 81 21

u1,2 = +18 ± 324 -324 2

u1,2 = +18 ± 0 2

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

u = 18 2 = 9

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 = ( -9 ) 2 - 81 = 81 - 81 = 0

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

x = 9 ± 0 = 9

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 9

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

u2: x 2 = 9

x 2 = 9 | 2
x3 = - 9 = -3
x4 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

-3 ist 2-fache Lösung! 3 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Substitution II)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 2 -3 = 54 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

x 2 -3 = 54 x 2 |⋅( x 2 )
x 2 · x 2 -3 · x 2 = 54 x 2 · x 2
x 2 · x 2 -3 x 2 = 54
x 4 -3 x 2 = 54
x 4 -3 x 2 = 54 | -54
x 4 -3 x 2 -54 = 0

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

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -3u -54 = 0

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

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

u1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -54 ) 21

u1,2 = +3 ± 9 +216 2

u1,2 = +3 ± 225 2

u1 = 3 + 225 2 = 3 +15 2 = 18 2 = 9

u2 = 3 - 225 2 = 3 -15 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 = ( - 3 2 ) 2 - ( -54 ) = 9 4 + 54 = 9 4 + 216 4 = 225 4

x1,2 = 3 2 ± 225 4

x1 = 3 2 - 15 2 = - 12 2 = -6

x2 = 3 2 + 15 2 = 18 2 = 9

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 9

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

u2: x 2 = -6

x 2 = -6 | 2

Diese Gleichung hat keine (reele) Lösung!

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 ; 3 }

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

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5x -12 = -2 x 2

Lösung einblenden
5x -12 = -2 x 2 | +2 x 2

2 x 2 +5x -12 = 0

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

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 2 · ( -12 ) 22

x1,2 = -5 ± 25 +96 4

x1,2 = -5 ± 121 4

x1 = -5 + 121 4 = -5 +11 4 = 6 4 = 1,5

x2 = -5 - 121 4 = -5 -11 4 = -16 4 = -4

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 "2 " teilen:

2 x 2 +5x -12 = 0 |: 2

x 2 + 5 2 x -6 = 0

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( 5 4 ) 2 - ( -6 ) = 25 16 + 6 = 25 16 + 96 16 = 121 16

x1,2 = - 5 4 ± 121 16

x1 = - 5 4 - 11 4 = - 16 4 = -4

x2 = - 5 4 + 11 4 = 6 4 = 1.5

L={ -4 ; 1,5 }