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Bruchgleichung (die linear bleibt)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:
- 2x x +1 + 4 x +1 = -5

Lösung einblenden

D=R\{ -1 }

Wir multiplizieren den Nenner x +1 weg!

- 2x x +1 + 4 x +1 = -5 |⋅( x +1 )
- 2x x +1 · ( x +1 ) + 4 x +1 · ( x +1 ) = -5 · ( x +1 )
-2x +4 = -5( x +1 )
-2x +4 = -5x -5 | -4
-2x = -5x -9 | +5x
3x = -9 |:3
x = -3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 }

Bruchgleichung (quadr.) 2

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 x -5 + x = -3

Lösung einblenden

D=R\{ 5 }

7 x -5 + x = -3

Wir multiplizieren den Nenner x -5 weg!

7 x -5 + x = -3 |⋅( x -5 )
7 x -5 · ( x -5 ) + x · ( x -5 ) = -3 · ( x -5 )
7 + x · ( x -5 ) = -3( x -5 )
7 + ( x 2 -5x ) = -3( x -5 )
x 2 -5x +7 = -3x +15
x 2 -5x +7 = -3x +15 | +3x -15

x 2 -2x -8 = 0

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

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

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -8 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +32 2

x1,2 = +2 ± 36 2

x1 = 2 + 36 2 = 2 +6 2 = 8 2 = 4

x2 = 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

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -2 ; 4 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5x -1 x -1 -4 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ 1 }

Wir multiplizieren den Nenner x -1 weg!

5x -1 x -1 -4 = 0 |⋅( x -1 )
5x -1 x -1 · ( x -1 ) -4 · ( x -1 ) = 0
5x -1 -4x +4 = 0
x +3 = 0
x +3 = 0 | -3
x = -3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

0 = -1 + 9 x - 18 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

0 = -1 + 9 x - 18 x 2 |⋅( x 2 )
0 = -1 · x 2 + 9 x · x 2 - 18 x 2 · x 2
0 = - x 2 +9x -18
0 = - x 2 +9x -18 | + x 2 -9x +18

x 2 -9x +18 = 0

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

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

x1,2 = +9 ± ( -9 ) 2 -4 · 1 · 18 21

x1,2 = +9 ± 81 -72 2

x1,2 = +9 ± 9 2

x1 = 9 + 9 2 = 9 +3 2 = 12 2 = 6

x2 = 9 - 9 2 = 9 -3 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 = ( - 9 2 ) 2 - 18 = 81 4 - 18 = 81 4 - 72 4 = 9 4

x1,2 = 9 2 ± 9 4

x1 = 9 2 - 3 2 = 6 2 = 3

x2 = 9 2 + 3 2 = 12 2 = 6

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 3 ; 6 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5x -5 2x = x -3

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner 2x weg!

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

-2 x 2 +11x -5 = 0

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

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

x1,2 = -11 ± 11 2 -4 · ( -2 ) · ( -5 ) 2( -2 )

x1,2 = -11 ± 121 -40 -4

x1,2 = -11 ± 81 -4

x1 = -11 + 81 -4 = -11 +9 -4 = -2 -4 = 0,5

x2 = -11 - 81 -4 = -11 -9 -4 = -20 -4 = 5

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 "-2 " teilen:

-2 x 2 +11x -5 = 0 |: -2

x 2 - 11 2 x + 5 2 = 0

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

D = ( - 11 4 ) 2 - ( 5 2 ) = 121 16 - 5 2 = 121 16 - 40 16 = 81 16

x1,2 = 11 4 ± 81 16

x1 = 11 4 - 9 4 = 2 4 = 0.5

x2 = 11 4 + 9 4 = 20 4 = 5

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 0,5 ; 5 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2x x -2 + 3x x -1 + 14x +1 -3x +3 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ 2 ; 1 }

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

Wir multiplizieren den Nenner x -2 weg!

2x x -2 + 14x +1 3( -x +1 ) + 3x x -1 = 0 |⋅( x -2 )
2x x -2 · ( x -2 ) + 14x +1 3( -x +1 ) · ( x -2 ) + 3x x -1 · ( x -2 ) = 0
2x + ( 14x +1 ) · ( x -2 ) 3( -x +1 ) + 3 x · ( x -2 ) x -1 = 0
2x + 14 x 2 -27x -2 3( -x +1 ) + 3 x 2 -6x x -1 = 0
3 x 2 -6x x -1 + 14 x 2 -27x -2 3( -x +1 ) +2x = 0
14 x 2 -27x -2 3( -x +1 ) + 3 x 2 -6x x -1 +2x = 0

Wir multiplizieren den Nenner 3( -x +1 ) weg!

14 x 2 -27x -2 3( -x +1 ) + 3 x 2 -6x x -1 +2x = 0 |⋅( 3( -x +1 ) )
14 x 2 -27x -2 3( -x +1 ) · ( 3( -x +1 ) ) + 3 x 2 -6x x -1 · ( 3( -x +1 ) ) + 2x · ( 3( -x +1 ) ) = 0
14 x 2 -27x -2 +3 ( 3 x 2 -6x ) · ( -x +1 ) x -1 +6 x · ( -x +1 ) = 0
14 x 2 -27x -2 + 3( -3 x 3 +9 x 2 -6x ) x -1 + ( -6 x 2 +6x ) = 0
3( -3 x 3 +9 x 2 -6x ) x -1 +14 x 2 -6 x 2 -27x +6x -2 = 0

Wir multiplizieren den Nenner x -1 weg!

3( -3 x 3 +9 x 2 -6x ) x -1 +14 x 2 -6 x 2 -27x +6x -2 = 0 |⋅( x -1 )
3( -3 x 3 +9 x 2 -6x ) x -1 · ( x -1 ) + 14 x 2 · ( x -1 ) -6 x 2 · ( x -1 ) -27x · ( x -1 ) + 6x · ( x -1 ) -2 · ( x -1 ) = 0
-9 x 3 +27 x 2 -18x +14 x 2 · ( x -1 )-6 x 2 · ( x -1 )-27 x · ( x -1 )+6 x · ( x -1 ) -2x +2 = 0
-9 x 3 +27 x 2 -18x + ( 14 x 3 -14 x 2 ) + ( -6 x 3 +6 x 2 ) + ( -27 x 2 +27x ) + ( 6 x 2 -6x ) -2x +2 = 0
- x 3 -2 x 2 + x +2 = 0

Die einzige und letzte Chance, die Lösungen von - x 3 -2 x 2 + x +2 = 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 2 .

-1 ist eine Lösung, denn - ( -1 ) 3 -2 ( -1 ) 2 -1 +2 = 0.

Wir führen also eine Polynomdivison mit dem Divisor (x+1) durch.

( - x 3 -2 x 2 + x +2 ) : (x+1) = - x 2 - x +2
-( - x 3 - x 2 )
- x 2 + x
-( - x 2 - x )
2x +2
-( 2x +2 )
0

es gilt also:

- x 3 -2 x 2 + x +2 = ( - x 2 - x +2 ) · ( x +1 )

( - x 2 - x +2 ) · ( x +1 ) = 0

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

1. Fall:

- 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 2( -1 )

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):

Um die Gleichung auf die Form "x² + px + q = 0" zu bekommen, müssen wir zuerst die ganze Gleichung durch "-1 " teilen:

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

x 2 + x -2 = 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 = - 4 2 = -2

x2 = - 1 2 + 3 2 = 2 2 = 1


2. Fall:

x +1 = 0 | -1
x3 = -1

Polynomdivision mit 1

Polynomdivision mit -2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -2 ; -1 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

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

x - 8 x = - a

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

Lösung einblenden

D=R\{0}

x - 8 x = - a

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

x - 8 x = - a |⋅x
x · x - 8 x · x = - a · x
x 2 -8 = - a x
x 2 -8 + a x = 0
x 2 + a x -8 = 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 -8 = x² - (p+q)x + pq

Wir müssen jetzt also nur noch zwei ganze Zahlen finden, deren Produkt -8 ist, also z.B.:

Mit p = 2 und q = -4 würde es funktionieren, denn 2 · ( -4 ) = -8

Genauso muss dann auch a = -(p+q) gelten, also a = -( 2 -4 ) = 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 +2x -8 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -8 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +32 2

x1,2 = -2 ± 36 2

x1 = -2 + 36 2 = -2 +6 2 = 4 2 = 2

x2 = -2 - 36 2 = -2 -6 2 = -8 2 = -4

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 = -4

x2 = -1 + 3 = 2

L={ -4 ; 2 }