Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

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

Lösung einblenden

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

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

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

1. Fall:

x +3 = 0 | -3
x1 = -3

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - ( x +3 ) ( x -2 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - ( x +3 ) ( x -2 ) = 0 (x1 = -3 und x2 = 2) 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 +3 ) ( x -2 ) < 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 < -3: f(-4) = - ( -4 +3 ) · ( -4 -2 ) = -6 < 0
Für -3 < x < 2: f(0) = - ( 0 +3 ) · ( 0 -2 ) = 6 > 0
Für x > 2: f(3) = - ( 3 +3 ) · ( 3 -2 ) = -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 +3 ) ( x -2 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung - ( x +3 ) ( x -2 ) < 0 gehört, ist x1=-3 und x2=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < -3 oder x > 2.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x 2 +8x -17 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - x 2 +8x -17 = 0 ist.

- x 2 +8x -17 = 0

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

x1,2 = -8 ± 8 2 -4 · ( -1 ) · ( -17 ) 2( -1 )

x1,2 = -8 ± 64 -68 -2

x1,2 = -8 ± ( -4 ) -2

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

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - x 2 +8x -17 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x 2 +8x -17 = 0 (hier: keine) 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 :(

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

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = -1 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel unterhalb der x-Achse liegen.
Die Ungleichung - x 2 +8x -17 0 gilt somit für alle x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der x-Achse gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= - x 2 +8x -17 immer das gleiche Vorzeichen haben. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) = - 0 2 +80 -17 = -17 < 0
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung - x 2 +8x -17 0 gilt für alle x.

Die Lösung ist also: ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 +5x +7 < x +3 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 +5x +7 = x +3 ist.

2 x 2 +5x +7 = x +3 | - x -3
2 x 2 +4x +4 = 0 |:2

x 2 +2x +2 = 0

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · 2 21

x1,2 = -2 ± 4 -8 2

x1,2 = -2 ± ( -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 +5x +7 und g(x)= x +3 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 +5x +7 = x +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= x +3 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= x +3 oder alle unter der Geraden y= x +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= x +3 liegen.
Die Ungleichung 2 x 2 +5x +7 < x +3 gilt somit für kein x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= x +3 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= 2 x 2 +5x +7 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 +50 +7 = 7 > 3 = 0 +3 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung 2 x 2 +5x +7 < x +3 gilt für kein x.

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