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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( x +3 ) · ( x -1 ) 2 = 0

Lösung einblenden
( x +3 ) ( x -1 ) 2 = 0
( x -1 ) 2 · ( x +3 ) = 0

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

1. Fall:

( x -1 ) 2 = 0 | 2
x -1 = 0
x -1 = 0 | +1
x1 = 1

2. Fall:

x +3 = 0 | -3
x2 = -3

L={ -3 ; 1 }

1 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 5 -4 x 3 = 0

Lösung einblenden
x 5 -4 x 3 = 0
x 3 · ( x 2 -4 ) = 0

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

1. Fall:

x 3 = 0 | 3
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 3-fache Lösung!

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:

81 x 2 + x 6 = 18 x 4

Lösung einblenden
81 x 2 + x 6 = 18 x 4
x 6 +81 x 2 = 18 x 4 | -18 x 4
x 6 -18 x 4 +81 x 2 = 0
x 2 · ( x 4 -18 x 2 +81 ) = 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 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
x2 = - 9 = -3
x3 = 9 = 3

u2: x 2 = 9

x 2 = 9 | 2
x4 = - 9 = -3
x5 = 9 = 3

L={ -3 ; 0; 3 }

-3 ist 2-fache Lösung! 0 ist 2-fache Lösung! 3 ist 2-fache Lösung!

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

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-36x +4 x 2 -40 = 0

Lösung einblenden
4 x 2 -36x -40 = 0 |:4

x 2 -9x -10 = 0

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

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

x1,2 = +9 ± ( -9 ) 2 -4 · 1 · ( -10 ) 21

x1,2 = +9 ± 81 +40 2

x1,2 = +9 ± 121 2

x1 = 9 + 121 2 = 9 +11 2 = 20 2 = 10

x2 = 9 - 121 2 = 9 -11 2 = -2 2 = -1

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 ) 2 - ( -10 ) = 81 4 + 10 = 81 4 + 40 4 = 121 4

x1,2 = 9 2 ± 121 4

x1 = 9 2 - 11 2 = - 2 2 = -1

x2 = 9 2 + 11 2 = 20 2 = 10

L={ -1 ; 10 }