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Einfache Verhältnisgleichung

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:
6 x = - 2 9

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

6 x = - 2 9 |⋅( x )
6 x · x = - 2 9 · x
6 = - 2 9 x
6 = - 2 9 x |⋅ 9
54 = -2x | -54 +2x
2x = -54 |:2
x = -27

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -27 }

Bruchgleichung (mit Ausklammern)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:
- 3x x -1 + 21 3x -3 = 1

Lösung einblenden

D=R\{ 1 }

- 3x x -1 + 21 3( x -1 ) = 1 |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner x -1 weg!

- 3x x -1 + 21 3( x -1 ) = 1 |⋅( x -1 )
- 3x x -1 · ( x -1 ) + 21 3( x -1 ) · ( x -1 ) = 1 · ( x -1 )
-3x +7 = x -1
-3x +7 = x -1 | -7
-3x = x -8 | - x
-4x = -8 |:(-4 )
x = 2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 2 }

doppelte Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-11,5 x -2 +4x = - x 2x -4

Lösung einblenden

D=R\{ 2 }

- 11,5 x -2 +4x = -x 2x -4
- 11,5 x -2 +4x = -x 2( x -2 ) |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner 2( x -2 ) weg!

- 11,5 x -2 +4x = -x 2( x -2 ) |⋅( 2( x -2 ) )
-11,5 x -2 · ( 2( x -2 ) ) + 4x · ( 2( x -2 ) ) = -x 2( x -2 ) · ( 2( x -2 ) )
-23 +8 x ( x -2 ) = -x
-23 + ( 8 x 2 -16x ) = -x
8 x 2 -16x -23 = -x
8 x 2 -16x -23 = -x | + x

8 x 2 -15x -23 = 0

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

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

x1,2 = +15 ± ( -15 ) 2 -4 · 8 · ( -23 ) 28

x1,2 = +15 ± 225 +736 16

x1,2 = +15 ± 961 16

x1 = 15 + 961 16 = 15 +31 16 = 46 16 = 2,875

x2 = 15 - 961 16 = 15 -31 16 = -16 16 = -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 "8 " teilen:

8 x 2 -15x -23 = 0 |: 8

x 2 - 15 8 x - 23 8 = 0

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

D = ( - 15 16 ) 2 - ( - 23 8 ) = 225 256 + 23 8 = 225 256 + 736 256 = 961 256

x1,2 = 15 16 ± 961 256

x1 = 15 16 - 31 16 = - 16 16 = -1

x2 = 15 16 + 31 16 = 46 16 = 2.875

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -1 ; 2,875 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 x 2 = 36 x 4

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 4 weg!

1 x 2 = 36 x 4 |⋅( x 4 )
1 x 2 · x 4 = 36 x 4 · x 4
x 2 = 36
x 2 = 36 | 2
x1 = - 36 = -6
x2 = 36 = 6

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -6 ; 6 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-5 + 1 x = x -5

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

-5 + 1 x = x -5 |⋅( x )
-5 · x + 1 x · x = x · x -5 · x
-5x +1 = x · x -5x
-5x +1 = x 2 -5x | -1 - x 2 +5x
- x 2 = -1 |: ( -1 )
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -1 ; 1 }

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

16x x +3 + 8x 2x +2 + -72x 3x +9 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ -1 ; -3 }

8x 2x +2 + 16x x +3 - 72x 3x +9 = 0
8x 2( x +1 ) + 16x x +3 - 72x 3( x +3 ) = 0 |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner x +1 weg!

8x 2( x +1 ) + 16x x +3 - 72x 3( x +3 ) = 0 |⋅( x +1 )
8x 2( x +1 ) · ( x +1 ) + 16x x +3 · ( x +1 )- 72x 3( x +3 ) · ( x +1 ) = 0
4x + 16 x ( x +1 ) x +3 - 24 x ( x +1 ) x +3 = 0
4x + 16 x 2 +16x x +3 - 24 x 2 +24x x +3 = 0
16 x 2 +16x -24 x 2 -24x x +3 +4x = 0
16 x 2 -24 x 2 +16x -24x x +3 +4x = 0

Wir multiplizieren den Nenner x +3 weg!

16 x 2 -24 x 2 +16x -24x x +3 +4x = 0 |⋅( x +3 )
16 x 2 -24 x 2 +16x -24x x +3 · ( x +3 ) + 4x · ( x +3 ) = 0
16 x 2 -24 x 2 +16x -24x +4 x ( x +3 ) = 0
16 x 2 -24 x 2 +16x -24x + ( 4 x 2 +12x ) = 0
-4 x 2 +4x = 0
-4 x 2 +4x = 0
4 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
-x = -1 |:(-1 )
x2 = 1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={0; 1 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

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

x +1 = - a x

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

Lösung einblenden

D=R\{0}

x +1 = - a x

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

x +1 = - a x |⋅x
x · x + 1 · x = - a x · x
x 2 + x = - a
x 2 + x + a = 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 = -3 würde es funktionieren, denn -( 2 -3 ) = 1

Genauso muss dann auch a = p⋅q gelten, also a = 2 · ( -3 ) = -6

Zur Probe können wir ja noch mit a = -6 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 + x -6 = 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 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 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 = ( 1 2 ) 2 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 2 = 4 2 = 2

L={ -3 ; 2 }