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Einfache Verhältnisgleichung

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:
- 2 x = 2 3

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

- 2 x = 2 3 |⋅( x )
- 2 x · x = 2 3 · x
-2 = 2 3 x
-2 = 2 3 x |⋅ 3
-6 = 2x | +6 -2x
-2x = 6 |:(-2 )
x = -3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 }

42 Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x x +1 - 3 x -1 = 18 x 2 -1

Lösung einblenden

D=R\{ -1 ; 1 }

x x +1 - 3 x -1 = 18 ( x +1 ) · ( x -1 ) |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner ( x +1 ) · ( x -1 ) weg!

x x +1 - 3 x -1 = 18 ( x +1 ) · ( x -1 ) |⋅( ( x +1 ) · ( x -1 ) )
x x +1 · ( x +1 ) · ( x -1 ) - 3 x -1 · ( x +1 ) · ( x -1 ) = 18 ( x +1 ) · ( x -1 ) · ( x +1 ) · ( x -1 )
x · ( x -1 ) -3x -3 = 18 x +1 x +1
x · ( x -1 ) -3x -3 = 18
x 2 - x -3x -3 = 18
x 2 -4x -3 = 18
x 2 -4x -3 = 18 | -18

x 2 -4x -21 = 0

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

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

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · ( -21 ) 2⋅1

x1,2 = +4 ± 16 +84 2

x1,2 = +4 ± 100 2

x1 = 4 + 100 2 = 4 +10 2 = 14 2 = 7

x2 = 4 - 100 2 = 4 -10 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 = ( -2 ) 2 - ( -21 ) = 4+ 21 = 25

x1,2 = 2 ± 25

x1 = 2 - 5 = -3

x2 = 2 + 5 = 7

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 ; 7 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

9x x +2 + 4x x +3 + 12x -x -2 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ -3 ; -2 }

4x x +3 + 9x x +2 + 12x -x -2 = 0
4x x +3 + 9x x +2 + 12x -( x +2 ) = 0 |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner x +3 weg!

4x x +3 + 9x x +2 + 12x -( x +2 ) = 0 |⋅( x +3 )
4x x +3 · ( x +3 ) + 9x x +2 · ( x +3 ) + 12x -( x +2 ) · ( x +3 ) = 0
4x + 9 x · ( x +3 ) x +2 - 12 x · ( x +3 ) x +2 = 0
4x + 9 x 2 +27x x +2 - 12 x 2 +36x x +2 = 0
9 x 2 +27x -12 x 2 -36x x +2 +4x = 0
9 x 2 -12 x 2 +27x -36x x +2 +4x = 0

Wir multiplizieren den Nenner x +2 weg!

9 x 2 -12 x 2 +27x -36x x +2 +4x = 0 |⋅( x +2 )
9 x 2 -12 x 2 +27x -36x x +2 · ( x +2 ) + 4x · ( x +2 ) = 0
9 x 2 -12 x 2 +27x -36x +4 x · ( x +2 ) = 0
9 x 2 -12 x 2 +27x -36x + ( 4 x 2 +8x ) = 0
x 2 - x = 0
x 2 - x = 0
x · ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={0; 1 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 = 9 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

1 = 9 x 2 |⋅( x 2 )
1 · x 2 = 9 x 2 · x 2
x 2 = 9
x 2 = 9 | ⋅2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 ; 3 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 - 3 x = x +4

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

8 - 3 x = x +4 |⋅( x )
8 · x - 3 x · x = x · x + 4 · x
8x -3 = x · x +4x
8x -3 = x 2 +4x | - x 2 -4x

- x 2 +4x -3 = 0

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

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · ( -1 ) · ( -3 ) 2⋅( -1 )

x1,2 = -4 ± 16 -12 -2

x1,2 = -4 ± 4 -2

x1 = -4 + 4 -2 = -4 +2 -2 = -2 -2 = 1

x2 = -4 - 4 -2 = -4 -2 -2 = -6 -2 = 3

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 "-1 " teilen:

- x 2 +4x -3 = 0 |: -1

x 2 -4x +3 = 0

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( -2 ) 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = 2 ± 1

x1 = 2 - 1 = 1

x2 = 2 + 1 = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 1 ; 3 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x -1 3x -7 -1 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ 7 3 }

Wir multiplizieren den Nenner 3x -7 weg!

x -1 3x -7 -1 = 0 |⋅( 3x -7 )
x -1 3x -7 · ( 3x -7 ) -1 · ( 3x -7 ) = 0
x -1 -3x +7 = 0
-2x +6 = 0
-2x +6 = 0 | -6
-2x = -6 |:(-2 )
x = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 3 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

Für x ≠ 0 und a ∈ Z\{0} ist die folgende Gleichung gegeben:

- 12 x + a = -x

Bestimme a so, dass die Gleichung zwei (verschiedene) ganzzahlige Lösungen besitzt.

Lösung einblenden

D=R\{0}

- 12 x + a = -x

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

- 12 x + a = -x |⋅x
- 12 x · x + a · x = -x · x
-12 + a x = - x 2
-12 + a x + x 2 = 0
x 2 + a x -12 = 0

Um jetzt ein a zu finden, für das die quadratische Gleichung zwei ganzzahlige Lösungen hat, bezeichnen wir die beiden Lösungen einfach mal mit p und q und schreiben einen faktorisierten Term mit diesen Lösungen auf:

(x-p)⋅(x-q)

Wenn wir jetzt den faktorisierten Term ausmultiplizieren, erkennen wir, dass auch hier die 1 der Koeffizient vor dem x² ist.

= x² - px - qx + pq
= x² - (p+q)x + pq

Es muss somit gelten:

x 2 + a x -12 = x² - (p+q)x + pq

Wir müssen jetzt also nur noch zwei ganze Zahlen finden, deren Produkt -12 ist, also z.B.:

Mit p = 2 und q = -6 würde es funktionieren, denn 2 · ( -6 ) = -12

Genauso muss dann auch a = -(p+q) gelten, also a = -( 2 -6 ) = 4

Zur Probe können wir ja noch mit a = 4 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 +4x -12 = 0

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

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · ( -12 ) 2⋅1

x1,2 = -4 ± 16 +48 2

x1,2 = -4 ± 64 2

x1 = -4 + 64 2 = -4 +8 2 = 4 2 = 2

x2 = -4 - 64 2 = -4 -8 2 = -12 2 = -6

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 = 2 2 - ( -12 ) = 4+ 12 = 16

x1,2 = -2 ± 16

x1 = -2 - 4 = -6

x2 = -2 + 4 = 2

L={ -6 ; 2 }