Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- ( x +2 ) ( x -3 ) < 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - ( x +2 ) ( x -3 ) = 0 ist.

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

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

1. Fall:

x +2 = 0 | -2
x1 = -2

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - ( x +2 ) ( x -3 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - ( x +2 ) ( x -3 ) = 0 (x1 = -2 und x2 = 3) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der x-Achse sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten die Ungleichung noch vollends zu lösen:

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = -1 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem - ( x +2 ) ( x -3 ) < 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte mit der x-Achse liegen.

2.Weg
Da es ja nur diese beiden Schnittpunkte mit der x-Achse gibt, müssen die Funktionswerte innerhalb eines dieser drei Intervalle immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < -2: f(-3) = - ( -3 +2 ) · ( -3 -3 ) = -6 < 0
Für -2 < x < 3: f(0) = - ( 0 +2 ) · ( 0 -3 ) = 6 > 0
Für x > 3: f(4) = - ( 4 +2 ) · ( 4 -3 ) = -6 < 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) < 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall - ( x +2 ) ( x -3 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung - ( x +2 ) ( x -3 ) < 0 gehört, ist x1=-2 und x2=3 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < -2 oder x > 3.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x 2 +5x -4 > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - x 2 +5x -4 = 0 ist.

- x 2 +5x -4 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · ( -1 ) · ( -4 ) 2( -1 )

x1,2 = -5 ± 25 -16 -2

x1,2 = -5 ± 9 -2

x1 = -5 + 9 -2 = -5 +3 -2 = -2 -2 = 1

x2 = -5 - 9 -2 = -5 -3 -2 = -8 -2 = 4

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - x 2 +5x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x 2 +5x -4 = 0 (x1 = 1 und x2 = 4) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der x-Achse sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten die Ungleichung noch vollends zu lösen:

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = -1 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem - x 2 +5x -4 > 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

2.Weg
Da es ja nur diese beiden Schnittpunkte mit der x-Achse gibt, müssen die Funktionswerte innerhalb eines dieser drei Intervalle immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < 1: f(0) = - 0 2 +50 -4 = -4 < 0
Für 1 < x < 4: f(3) = - 3 2 +53 -4 = 2 > 0
Für x > 4: f(5) = - 5 2 +55 -4 = -4 < 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) > 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall - x 2 +5x -4 = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung - x 2 +5x -4 > 0 gehört, ist x1=1 und x2=4 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > 1 und x < 4.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -11x +13 < -3x +3 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -11x +13 = -3x +3 ist.

2 x 2 -11x +13 = -3x +3 | +3x -3
2 x 2 -8x +10 = 0 |:2

x 2 -4x +5 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · 5 21

x1,2 = +4 ± 16 -20 2

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2

Da die Diskriminante (Zahl unter der Wurzel) negativ ist, hat die quadratische Gleichung keine Lösung!

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= 2 x 2 -11x +13 und g(x)= -3x +3 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -11x +13 = -3x +3 (hier: keine) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der Geraden sind.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Wir haben also bei dieser Parabel keinen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= -3x +3 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= -3x +3 oder alle unter der Geraden y= -3x +3 liegen!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = 2 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel oberhalb der Geraden y= -3x +3 liegen.
Die Ungleichung 2 x 2 -11x +13 < -3x +3 gilt somit für kein x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= -3x +3 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= 2 x 2 -11x +13 immer oberhalb oder immer unterhalb der Funktionswerte von g(x) liegen. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) = 2 0 2 -110 +13 = 13 > 3 = -30 +3 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung 2 x 2 -11x +13 < -3x +3 gilt für kein x.

Die Lösung ist also: {} (kein x erfüllt die Ungleichung)