Aufgabenbeispiele von quadratisch

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einfache Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

0 x -1 = 2x

Lösung einblenden

D=R\{ 1 }

Wir multiplizieren den Nenner x -1 weg!

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

Lösung x= 1 ist nicht in der Definitionsmenge!

L={0}

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

11 - 7 x = x +3

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

11 - 7 x = x +3 |⋅( x )
11 · x - 7 x · x = x · x + 3 · x
11x -7 = x · x +3x
11x -7 = x 2 +3x | - x 2 -3x

- x 2 +8x -7 = 0

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

x1,2 = -8 ± 8 2 -4 · ( -1 ) · ( -7 ) 2( -1 )

x1,2 = -8 ± 64 -28 -2

x1,2 = -8 ± 36 -2

x1 = -8 + 36 -2 = -8 +6 -2 = -2 -2 = 1

x2 = -8 - 36 -2 = -8 -6 -2 = -14 -2 = 7

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 1 ; 7 }

Bruchgleichung (quadr.) 2

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2x = - -5x x -4 -3

Lösung einblenden

D=R\{ 4 }

2x = 5x x -4 -3

Wir multiplizieren den Nenner x -4 weg!

2x = 5x x -4 -3 |⋅( x -4 )
2x · ( x -4 ) = 5x x -4 · ( x -4 ) -3 · ( x -4 )
2 x ( x -4 ) = 5x -3x +12
2 x · x +2 x · ( -4 ) = 5x -3x +12
2 x · x -8x = 5x -3x +12
2 x 2 -8x = 2x +12
2 x 2 -8x = 2x +12 | -2x -12
2 x 2 -10x -12 = 0 |:2

x 2 -5x -6 = 0

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

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · ( -6 ) 21

x1,2 = +5 ± 25 +24 2

x1,2 = +5 ± 49 2

x1 = 5 + 49 2 = 5 +7 2 = 12 2 = 6

x2 = 5 - 49 2 = 5 -7 2 = -2 2 = -1

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -1 ; 6 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

- 1 x = x -90 x 3

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 3 weg!

- 1 x = x -90 x 3 |⋅( x 3 )
- 1 x · x 3 = x -90 x 3 · x 3
- x 2 = x -90
- x 2 = x -90 | - x +90

- x 2 - x +90 = 0

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · ( -1 ) · 90 2( -1 )

x1,2 = +1 ± 1 +360 -2

x1,2 = +1 ± 361 -2

x1 = 1 + 361 -2 = 1 +19 -2 = 20 -2 = -10

x2 = 1 - 361 -2 = 1 -19 -2 = -18 -2 = 9

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -10 ; 9 }

doppelte Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 5x +15 + -11,2 x +3 = -3x

Lösung einblenden

D=R\{ -3 }

x 5x +15 - 11,2 x +3 = -3x

Wir multiplizieren den Nenner 5x +15 weg!

x 5x +15 - 11,2 x +3 = -3x |⋅( 5x +15 )
x 5x +15 · ( 5x +15 ) + -11,2 x +3 · ( 5( x +3 ) ) = -3x · ( 5x +15 )
x -56 = -3 x ( 5x +15 )
x -56 = -15 x 2 -45x
x -56 = -15 x 2 -45x | +15 x 2 +45x

15 x 2 +46x -56 = 0

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

x1,2 = -46 ± 46 2 -4 · 15 · ( -56 ) 215

x1,2 = -46 ± 2116 +3360 30

x1,2 = -46 ± 5476 30

x1 = -46 + 5476 30 = -46 +74 30 = 28 30 = 14 15 ≈ 0.93

x2 = -46 - 5476 30 = -46 -74 30 = -120 30 = -4

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -4 ; 14 15 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

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

- 8 x + x = - a

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

Lösung einblenden

D=R\{0}

- 8 x + x = - a

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

- 8 x + x = - a |⋅x
- 8 x · x + x · x = - a · x
-8 + x 2 = - a x
-8 + x 2 + 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

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

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

L={ -4 ; 2 }