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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x · ( x +4 ) · ( x +4 ) = 0

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

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

( x +4 ) 2 = 0 | 2
x +4 = 0
x +4 = 0 | -4
x2 = -4

L={ -4 ; 0}

-4 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 -3 x 2 -4 = 0

Lösung einblenden
x 4 -3 x 2 -4 = 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 -4 = 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 · ( -4 ) 21

u1,2 = +3 ± 9 +16 2

u1,2 = +3 ± 25 2

u1 = 3 + 25 2 = 3 +5 2 = 8 2 = 4

u2 = 3 - 25 2 = 3 -5 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 = ( - 3 2 ) 2 - ( -4 ) = 9 4 + 4 = 9 4 + 16 4 = 25 4

x1,2 = 3 2 ± 25 4

x1 = 3 2 - 5 2 = - 2 2 = -1

x2 = 3 2 + 5 2 = 8 2 = 4

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 4

x 2 = 4 | 2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

u2: x 2 = -1

x 2 = -1 | 2

Diese Gleichung hat keine (reele) Lösung!

L={ -2 ; 2 }

Polynomgleichungen (Substitution II)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 5 +16 x 2 = - 64 x

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

x 5 +16 x 2 = - 64 x |⋅( x )
x 5 · x + 16 x 2 · x = - 64 x · x
x 5 · x +16 x 2 · x = -64
x 6 +16 x 3 = -64
x 6 +16 x 3 = -64 | +64
x 6 +16 x 3 +64 = 0

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

Setze u = x 3

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +16u +64 = 0

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

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

u1,2 = -16 ± 16 2 -4 · 1 · 64 21

u1,2 = -16 ± 256 -256 2

u1,2 = -16 ± 0 2

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

u = -16 2 = -8

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 = 8 2 - 64 = 64 - 64 = 0

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

x = -8 ± 0 = -8

Rücksubstitution:

u1: x 3 = -8

x 3 = -8 | 3
x1 = - 8 3 = -2

u2: x 3 = -8

x 3 = -8 | 3
x2 = - 8 3 = -2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -2 }

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

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

70 -17x = - x 2

Lösung einblenden
-17x +70 = - x 2 | + x 2

x 2 -17x +70 = 0

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

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

x1,2 = +17 ± ( -17 ) 2 -4 · 1 · 70 21

x1,2 = +17 ± 289 -280 2

x1,2 = +17 ± 9 2

x1 = 17 + 9 2 = 17 +3 2 = 20 2 = 10

x2 = 17 - 9 2 = 17 -3 2 = 14 2 = 7

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 = ( - 17 2 ) 2 - 70 = 289 4 - 70 = 289 4 - 280 4 = 9 4

x1,2 = 17 2 ± 9 4

x1 = 17 2 - 3 2 = 14 2 = 7

x2 = 17 2 + 3 2 = 20 2 = 10

L={ 7 ; 10 }