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Einfache Linearterme im Nenner

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:
10 x -3 = -5

Lösung einblenden

D=R\{ 3 }

Wir multiplizieren den Nenner x -3 weg!

10 x -3 = -5 |⋅( x -3 )
10 x -3 · ( x -3 ) = -5 · ( x -3 )
10 = -5( x -3 )
10 = -5x +15 | -10 +5x
5x = 5 |:5
x = 1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 1 }

Bruchgleichung (mit Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:
x 2x -3 + 9 6x -9 = -4

Lösung einblenden

D=R\{ 3 2 }

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

Wir multiplizieren den Nenner 2x -3 weg!

x 2x -3 + 9 3( 2x -3 ) = -4 |⋅( 2x -3 )
x 2x -3 · ( 2x -3 ) + 9 3( 2x -3 ) · ( 2x -3 ) = -4 · ( 2x -3 )
x +3 = -4( 2x -3 )
x +3 = -8x +12 | -3
x = -8x +9 | +8x
9x = 9 |:9
x = 1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 1 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5x -1 3x + 8x 3x -1 + 11x -1 -3x = 0

Lösung einblenden

D=R\{0; 1 3 }

5x -1 -11x +1 3x + 8x 3x -1 = 0

Wir multiplizieren den Nenner 3x weg!

5x -1 -11x +1 3x + 8x 3x -1 = 0 |⋅( 3x )
5x -1 -11x +1 3x · 3x + 8x 3x -1 · 3x = 0
5x -1 -11x +1 +3 8 x · x 3x -1 = 0
5x -1 -11x +1 + 24 x 2 3x -1 = 0
24 x 2 3x -1 +5x -11x -1 +1 = 0

Wir multiplizieren den Nenner 3x -1 weg!

24 x 2 3x -1 +5x -11x -1 +1 = 0 |⋅( 3x -1 )
24 x 2 3x -1 · ( 3x -1 ) + 5x · ( 3x -1 ) -11x · ( 3x -1 ) -1 · ( 3x -1 ) + 1 · ( 3x -1 ) = 0
24 x 2 +5 x · ( 3x -1 )-11 x · ( 3x -1 ) -3x +1 +3x -1 = 0
24 x 2 + ( 15 x 2 -5x ) + ( -33 x 2 +11x ) -3x +1 +3x -1 = 0
6 x 2 +6x = 0
6 x 2 +6x = 0
6 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

Lösung x=0 ist nicht in der Definitionsmenge!

L={ -1 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-x -56 x 4 = - 1 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 4 weg!

-x -56 x 4 = - 1 x 2 |⋅( x 4 )
-x -56 x 4 · x 4 = - 1 x 2 · x 4
-x -56 = - x 2
-x -56 = - x 2 | + x 2

x 2 - x -56 = 0

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

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -56 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +224 2

x1,2 = +1 ± 225 2

x1 = 1 + 225 2 = 1 +15 2 = 16 2 = 8

x2 = 1 - 225 2 = 1 -15 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 = ( - 1 2 ) 2 - ( -56 ) = 1 4 + 56 = 1 4 + 224 4 = 225 4

x1,2 = 1 2 ± 225 4

x1 = 1 2 - 15 2 = - 14 2 = -7

x2 = 1 2 + 15 2 = 16 2 = 8

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -7 ; 8 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-7x +2 3x = x -4

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner 3x weg!

-7x +2 3x = x -4 |⋅( 3x )
-7x +2 3x · 3x = x · 3x -4 · 3x
-7x +2 = 3 x · x -12x
-7x +2 = 3 x 2 -12x | -3 x 2 +12x

-3 x 2 +5x +2 = 0

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

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · ( -3 ) · 2 2( -3 )

x1,2 = -5 ± 25 +24 -6

x1,2 = -5 ± 49 -6

x1 = -5 + 49 -6 = -5 +7 -6 = 2 -6 = - 1 3 ≈ -0.33

x2 = -5 - 49 -6 = -5 -7 -6 = -12 -6 = 2

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 "-3 " teilen:

-3 x 2 +5x +2 = 0 |: -3

x 2 - 5 3 x - 2 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 = ( - 5 6 ) 2 - ( - 2 3 ) = 25 36 + 2 3 = 25 36 + 24 36 = 49 36

x1,2 = 5 6 ± 49 36

x1 = 5 6 - 7 6 = - 2 6 = -0.33333333333333

x2 = 5 6 + 7 6 = 12 6 = 2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ - 1 3 ; 2 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2x 2x -3 + x +1 3x -7 + 5x +1 -6x +14 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ 7 3 ; 3 2 }

5x +1 -6x +14 + x +1 3x -7 + 2x 2x -3 = 0
5x +1 2( -3x +7 ) + x +1 3x -7 + 2x 2x -3 = 0 |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner 2( -3x +7 ) weg!

5x +1 2( -3x +7 ) + x +1 3x -7 + 2x 2x -3 = 0 |⋅( 2( -3x +7 ) )
5x +1 2( -3x +7 ) · ( 2( -3x +7 ) ) + x +1 3x -7 · ( 2( -3x +7 ) ) + 2x 2x -3 · ( 2( -3x +7 ) ) = 0
5x +1 +2 ( x +1 ) · ( -3x +7 ) 3x -7 +2 2 x · ( -3x +7 ) 2x -3 = 0
5x +1 + 2( -3 x 2 +4x +7 ) 3x -7 + 2( -6 x 2 +14x ) 2x -3 = 0
2( -6 x 2 +14x ) 2x -3 + 2( -3 x 2 +4x +7 ) 3x -7 +5x +1 = 0
2( -3 x 2 +4x +7 ) 3x -7 + 2( -6 x 2 +14x ) 2x -3 +5x +1 = 0

Wir multiplizieren den Nenner 3x -7 weg!

2( -3 x 2 +4x +7 ) 3x -7 + 2( -6 x 2 +14x ) 2x -3 +5x +1 = 0 |⋅( 3x -7 )
2( -3 x 2 +4x +7 ) 3x -7 · ( 3x -7 ) + 2( -6 x 2 +14x ) 2x -3 · ( 3x -7 ) + 5x · ( 3x -7 ) + 1 · ( 3x -7 ) = 0
-6 x 2 +8x +14 + 2 ( -6 x 2 +14x ) · ( 3x -7 ) 2x -3 +5 x · ( 3x -7 ) +3x -7 = 0
-6 x 2 +8x +14 + -36 x 3 +168 x 2 -196x 2x -3 + ( 15 x 2 -35x ) +3x -7 = 0
-36 x 3 +168 x 2 -196x 2x -3 -6 x 2 +15 x 2 +8x -35x +3x +14 -7 = 0

Wir multiplizieren den Nenner 2x -3 weg!

-36 x 3 +168 x 2 -196x 2x -3 -6 x 2 +15 x 2 +8x -35x +3x +14 -7 = 0 |⋅( 2x -3 )
-36 x 3 +168 x 2 -196x 2x -3 · ( 2x -3 ) -6 x 2 · ( 2x -3 ) + 15 x 2 · ( 2x -3 ) + 8x · ( 2x -3 ) -35x · ( 2x -3 ) + 3x · ( 2x -3 ) + 14 · ( 2x -3 ) -7 · ( 2x -3 ) = 0
-36 x 3 +168 x 2 -196x -6 x 2 · ( 2x -3 )+15 x 2 · ( 2x -3 )+8 x · ( 2x -3 )-35 x · ( 2x -3 )+3 x · ( 2x -3 ) +28x -42 -14x +21 = 0
-36 x 3 +168 x 2 -196x + ( -12 x 3 +18 x 2 ) + ( 30 x 3 -45 x 2 ) + ( 16 x 2 -24x ) + ( -70 x 2 +105x ) + ( 6 x 2 -9x ) +28x -42 -14x +21 = 0
-18 x 3 +93 x 2 -110x -21 = 0

Die einzige und letzte Chance, die Lösungen von -18 x 3 +93 x 2 -110x -21 = 0 zu bestimmen, ist mit Polynomdivision.
Das funktioniert aber nur, wenn wir eine ganzzahlige Lösung durch Ausprobieren finden.
Dazu testen wir alle Teiler (mit beiden Vorzeichen) des Absolutglieds -21 .

3 ist eine Lösung, denn -18 3 3 +93 3 2 -1103 -21 = 0.

Wir führen also eine Polynomdivison mit dem Divisor (x-3) durch.

( -18 x 3 +93 x 2 -110x -21 ) : (x-3) = -18 x 2 +39x +7
-( -18 x 3 +54 x 2 )
39 x 2 -110x
-( 39 x 2 -117x )
7x -21
-( 7x -21 )
0

es gilt also:

-18 x 3 +93 x 2 -110x -21 = ( -18 x 2 +39x +7 ) · ( x -3 )

( -18 x 2 +39x +7 ) · ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

-18 x 2 +39x +7 = 0

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

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

x1,2 = -39 ± 39 2 -4 · ( -18 ) · 7 2( -18 )

x1,2 = -39 ± 1521 +504 -36

x1,2 = -39 ± 2025 -36

x1 = -39 + 2025 -36 = -39 +45 -36 = 6 -36 = - 1 6 ≈ -0.17

x2 = -39 - 2025 -36 = -39 -45 -36 = -84 -36 = 7 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 "-18 " teilen:

-18 x 2 +39x +7 = 0 |: -18

x 2 - 13 6 x - 7 18 = 0

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

D = ( - 13 12 ) 2 - ( - 7 18 ) = 169 144 + 7 18 = 169 144 + 56 144 = 225 144 = 25 16

x1,2 = 13 12 ± 25 16

x1 = 13 12 - 5 4 = 8 12 = 0.66666666666667

x2 = 13 12 + 5 4 = 18 12 = 1.5


2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x3 = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ - 1 6 ; 3 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

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

a x -1 = -x

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

Lösung einblenden

D=R\{0}

a x -1 = -x

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

a x -1 = -x |⋅x
a x · x -1 · x = -x · x
a - x = - x 2
a - x + x 2 = 0
x 2 - x + a = 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 - x + a = x² - (p+q)x + pq

Wir müssen jetzt also nur noch zwei ganze Zahlen finden, deren Summe das Negative von -1 ist, also z.B.:

Mit p = 2 und q = -1 würde es funktionieren, denn -( 2 -1 ) = -1

Genauso muss dann auch a = p⋅q gelten, also a = 2 · ( -1 ) = -2

Zur Probe können wir ja noch mit a = -2 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 - x -2 = 0

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

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

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

x1,2 = +1 ± 1 +8 2

x1,2 = +1 ± 9 2

x1 = 1 + 9 2 = 1 +3 2 = 4 2 = 2

x2 = 1 - 9 2 = 1 -3 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 = ( - 1 2 ) 2 - ( -2 ) = 1 4 + 2 = 1 4 + 8 4 = 9 4

x1,2 = 1 2 ± 9 4

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

x2 = 1 2 + 3 2 = 4 2 = 2

L={ -1 ; 2 }