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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( x +1 ) 2 · ( x -2 ) 2 = 0

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

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

1. Fall:

x +1 = 0 | -1
x1 = -1

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

L={ -1 ; 2 }

-1 ist 2-fache Lösung! 2 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 3 -4x = 0

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

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

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

L={ -2 ; 0; 2 }

Polynomgleichungen (Substitution)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -2 x 2 -8 = 0

Lösung einblenden
x 4 -2 x 2 -8 = 0

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

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -2u -8 = 0

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

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

u1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -8 ) 2⋅1

u1,2 = +2 ± 4 +32 2

u1,2 = +2 ± 36 2

u1 = 2 + 36 2 = 2 +6 2 = 8 2 = 4

u2 = 2 - 36 2 = 2 -6 2 = -4 2 = -2

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 = ( -1 ) 2 - ( -8 ) = 1+ 8 = 9

x1,2 = 1 ± 9

x1 = 1 - 3 = -2

x2 = 1 + 3 = 4

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 4

x 2 = 4 | ⋅2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

u2: x 2 = -2

x 2 = -2 | ⋅2

Diese Gleichung hat keine (reele) Lösung!

L={ -2 ; 2 }

Polynomgleichungen (Substitution II)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -7x = 8 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

x 4 -7x = 8 x 2 |⋅( x 2 )
x 4 · x 2 -7x · x 2 = 8 x 2 · x 2
x 4 · x 2 -7 x · x 2 = 8
x 6 -7 x 3 = 8
x 6 -7 x 3 = 8 | -8
x 6 -7 x 3 -8 = 0

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

Setze u = x 3

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -7u -8 = 0

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

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

u1,2 = +7 ± ( -7 ) 2 -4 · 1 · ( -8 ) 2⋅1

u1,2 = +7 ± 49 +32 2

u1,2 = +7 ± 81 2

u1 = 7 + 81 2 = 7 +9 2 = 16 2 = 8

u2 = 7 - 81 2 = 7 -9 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 = ( - 7 2 ) 2 - ( -8 ) = 49 4 + 8 = 49 4 + 32 4 = 81 4

x1,2 = 7 2 ± 81 4

x1 = 7 2 - 9 2 = - 2 2 = -1

x2 = 7 2 + 9 2 = 16 2 = 8

Rücksubstitution:

u1: x 3 = 8

x 3 = 8 | ⋅3
x1 = 8 3 = 2

u2: x 3 = -1

x 3 = -1 | ⋅3
x2 = - 1 3 = -1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -1 ; 2 }

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

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 x 2 -9x +4 = 0

Lösung einblenden

5 x 2 -9x +4 = 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 · 5 · 4 2⋅5

x1,2 = +9 ± 81 -80 10

x1,2 = +9 ± 1 10

x1 = 9 + 1 10 = 9 +1 10 = 10 10 = 1

x2 = 9 - 1 10 = 9 -1 10 = 8 10 = 0,8

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 "5 " teilen:

5 x 2 -9x +4 = 0 |: 5

x 2 - 9 5 x + 4 5 = 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 10 ) 2 - ( 4 5 ) = 81 100 - 4 5 = 81 100 - 80 100 = 1 100

x1,2 = 9 10 ± 1 100

x1 = 9 10 - 1 10 = 8 10 = 0.8

x2 = 9 10 + 1 10 = 10 10 = 1

L={ 0,8 ; 1 }