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Substitution bei Polynomen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 5 -6 x 3 -27x = 0

Lösung einblenden
x 5 -6 x 3 -27x = 0
x ( x 4 -6 x 2 -27 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x 4 -6 x 2 -27 = 0

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

Setze u = x 2

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -6u -27 = 0

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

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

u1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · ( -27 ) 21

u1,2 = +6 ± 36 +108 2

u1,2 = +6 ± 144 2

u1 = 6 + 144 2 = 6 +12 2 = 18 2 = 9

u2 = 6 - 144 2 = 6 -12 2 = -6 2 = -3

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 - ( -27 ) = 9+ 27 = 36

x1,2 = 3 ± 36

x1 = 3 - 6 = -3

x2 = 3 + 6 = 9

Rücksubstitution:

u1: x 2 = 9

x 2 = 9 | 2
x2 = - 9 = -3
x3 = 9 = 3

u2: x 2 = -3

x 2 = -3 | 2

Diese Gleichung hat keine (reele) Lösung!

L={ -3 ; 0; 3 }