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Polynomgleichungen (Nullprodukt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x · ( x +1 ) 2 · ( x -5 ) = 0

Lösung einblenden
x ( x +1 ) 2 · ( x -5 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

( x +1 ) 2 · ( x -5 ) = 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
x2 = -1

2. Fall:

x -5 = 0 | +5
x3 = 5

L={ -1 ; 0; 5 }

-1 ist 2-fache Lösung!

Polynomgleichungen (Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 3 - x 2 = 0

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

L={0; 1 }

0 ist 2-fache Lösung!

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 ) 21

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:

-16x + x 4 = - 64 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

x 4 -16x = - 64 x 2

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

x 4 -16x = - 64 x 2 |⋅( x 2 )
x 4 · x 2 -16x · x 2 = - 64 x 2 · x 2
x 4 · x 2 -16 x · x 2 = -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:

12x -32 = -5 x 2

Lösung einblenden
12x -32 = -5 x 2 | +5 x 2

5 x 2 +12x -32 = 0

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

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

x1,2 = -12 ± 12 2 -4 · 5 · ( -32 ) 25

x1,2 = -12 ± 144 +640 10

x1,2 = -12 ± 784 10

x1 = -12 + 784 10 = -12 +28 10 = 16 10 = 1,6

x2 = -12 - 784 10 = -12 -28 10 = -40 10 = -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 "5 " teilen:

5 x 2 +12x -32 = 0 |: 5

x 2 + 12 5 x - 32 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 = ( 6 5 ) 2 - ( - 32 5 ) = 36 25 + 32 5 = 36 25 + 160 25 = 196 25

x1,2 = - 6 5 ± 196 25

x1 = - 6 5 - 14 5 = - 20 5 = -4

x2 = - 6 5 + 14 5 = 8 5 = 1.6

L={ -4 ; 1,6 }