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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( x -1 ) · ( x +1 ) 2 = 0

Lösung einblenden
( x -1 ) ( x +1 ) 2 = 0
( x +1 ) 2 ( x -1 ) = 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 -1 = 0 | +1
x2 = 1

L={ -1 ; 1 }

-1 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 5 - x 3 = 0

Lösung einblenden
x 5 - x 3 = 0
x 3 ( x 2 -1 ) = 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 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x2 = - 1 = -1
x3 = 1 = 1

L={ -1 ; 0; 1 }

0 ist 3-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Substitution)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -7 x 2 -18 = 0

Lösung einblenden
x 4 -7 x 2 -18 = 0

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

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -7u -18 = 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 · ( -18 ) 21

u1,2 = +7 ± 49 +72 2

u1,2 = +7 ± 121 2

u1 = 7 + 121 2 = 7 +11 2 = 18 2 = 9

u2 = 7 - 121 2 = 7 -11 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 = ( - 7 2 ) 2 - ( -18 ) = 49 4 + 18 = 49 4 + 72 4 = 121 4

x1,2 = 7 2 ± 121 4

x1 = 7 2 - 11 2 = - 4 2 = -2

x2 = 7 2 + 11 2 = 18 2 = 9

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 9

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

u2: x 2 = -2

x 2 = -2 | 2

Diese Gleichung hat keine (reele) Lösung!

L={ -3 ; 3 }

Polynomgleichungen (Substitution II)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-8 - 9 x 2 = - x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

-8 - 9 x 2 = - x 2 |⋅( x 2 )
-8 · x 2 - 9 x 2 · x 2 = - x 2 · x 2
-8 x 2 -9 = - x 2 · x 2
-8 x 2 -9 = - x 4
-8 x 2 -9 = - x 4 | + x 4
x 4 -8 x 2 -9 = 0

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

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -8u -9 = 0

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

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

u1,2 = +8 ± ( -8 ) 2 -4 · 1 · ( -9 ) 21

u1,2 = +8 ± 64 +36 2

u1,2 = +8 ± 100 2

u1 = 8 + 100 2 = 8 +10 2 = 18 2 = 9

u2 = 8 - 100 2 = 8 -10 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 = ( -4 ) 2 - ( -9 ) = 16+ 9 = 25

x1,2 = 4 ± 25

x1 = 4 - 5 = -1

x2 = 4 + 5 = 9

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 9

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

u2: x 2 = -1

x 2 = -1 | 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:

x 2 -11x = -28

Lösung einblenden
x 2 -11x = -28 | +28

x 2 -11x +28 = 0

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

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

x1,2 = +11 ± ( -11 ) 2 -4 · 1 · 28 21

x1,2 = +11 ± 121 -112 2

x1,2 = +11 ± 9 2

x1 = 11 + 9 2 = 11 +3 2 = 14 2 = 7

x2 = 11 - 9 2 = 11 -3 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 = ( - 11 2 ) 2 - 28 = 121 4 - 28 = 121 4 - 112 4 = 9 4

x1,2 = 11 2 ± 9 4

x1 = 11 2 - 3 2 = 8 2 = 4

x2 = 11 2 + 3 2 = 14 2 = 7

L={ 4 ; 7 }