Aufgabenbeispiele von vermischte Gleichungen

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Schnittpunkte berechnen

Beispiel:

Gegegben sind die Funktionen f und g mit f(x)= x 4 +8x und g(x)=0. Bestimme die Schnittpunkte der Graphen.

Lösung einblenden

Um die Schnittpunkte zu berechnen, müssen wir einfach die beiden Funktionsterme gleichsetzen:

x 4 +8x = 0
x ( x 3 +8 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x 3 +8 = 0 | -8
x 3 = -8 | 3
x2 = - 8 3 = -2

L={ -2 ; 0}

Damit haben wir die Schnittstellen. Jetzt müssen wir die x-Werte nur noch in einen der beiden Funktionsterme einsetzen:

x1 = -2 : f( -2 )=0 = 0 Somit gilt: S1( -2 |0)

x2 = 0: f(0)=0 = 0 Somit gilt: S2(0|0)

Steigung gleichsetzen

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangenten an den Graph von f mit f(x)= 1 3 x 3 - 5 2 x 2 parallel zur Geraden y = 6x -3 sind.

Lösung einblenden

Für die Steigung der Geraden y = 6x -3 gilt m = 6

Die Steigungen der Tangenten an f können wir mit der Ableitungsfunktion f' berechnen.

f(x)= 1 3 x 3 - 5 2 x 2

f'(x)= x 2 -5x

Also muss gelten:

x 2 -5x = 6 | -6

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

L={ -1 ; 6 }

An diesen Stellen haben somit die Tangenten an f die Steigung 6 und sind somit parallel zur Geraden y = 6x -3 .

vermischte Gleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 9 e -6x -5 ) · ( x 5 -16 x 3 ) = 0

Lösung einblenden
( 9 e -6x -5 ) ( x 5 -16 x 3 ) = 0

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

1. Fall:

9 e -6x -5 = 0 | +5
9 e -6x = 5 |:9
e -6x = 5 9 |ln(⋅)
-6x = ln( 5 9 ) |:-6
x1 = - 1 6 ln( 5 9 ) ≈ 0.098

2. Fall:

x 5 -16 x 3 = 0
x 3 ( x 2 -16 ) = 0

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

1. Fall:

x 3 = 0 | 3
x2 = 0

2. Fall:

x 2 -16 = 0 | +16
x 2 = 16 | 2
x3 = - 16 = -4
x4 = 16 = 4

L={ -4 ; 0; - 1 6 ln( 5 9 ) ; 4 }

0 ist 3-fache Lösung!

Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3x 2x -1 + 3x 3x -3 + -18x 9x -9 = 0

Lösung einblenden

D=R\{ 1 ; 1 2 }

3x 3x -3 + 3x 2x -1 - 18x 9x -9 = 0

Wir multiplizieren den Nenner 3x -3 weg!

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

Wir multiplizieren den Nenner 2x -1 weg!

9 x 2 -9x 2x -1 +3x -6x = 0 |⋅( 2x -1 )
9 x 2 -9x 2x -1 · ( 2x -1 ) + 3x · ( 2x -1 ) -6x · ( 2x -1 ) = 0
9 x 2 -9x +3 x ( 2x -1 )-6 x ( 2x -1 ) = 0
9 x 2 -9x + ( 6 x 2 -3x ) + ( -12 x 2 +6x ) = 0
3 x 2 -6x = 0
3 x 2 -6x = 0
3 x ( x -2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={0; 2 }

Gleichungen mit Polynomdivision

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -5 x 3 -47 x 2 +105x -54 = 0

Lösung einblenden

Die einzige und letzte Chance, die Lösungen von x 4 -5 x 3 -47 x 2 +105x -54 = 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 -54 .

1 ist eine Lösung, denn 1 4 -5 1 3 -47 1 2 +1051 -54 = 0.

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

( x 4 -5 x 3 -47 x 2 +105x -54 ) : (x-1) = x 3 -4 x 2 -51x +54
-( x 4 - x 3 )
-4 x 3 -47 x 2
-( -4 x 3 +4 x 2 )
-51 x 2 +105x
-( -51 x 2 +51x )
54x -54
-( 54x -54 )
0

es gilt also:

x 4 -5 x 3 -47 x 2 +105x -54 = ( x 3 -4 x 2 -51x +54 ) · ( x -1 )

( x 3 -4 x 2 -51x +54 ) ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

Die einzige und letzte Chance, die Lösungen von x 3 -4 x 2 -51x +54 = 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 54 .

1 ist eine Lösung, denn 1 3 -4 1 2 -511 +54 = 0.

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

( x 3 -4 x 2 -51x +54 ) : (x-1) = x 2 -3x -54
-( x 3 - x 2 )
-3 x 2 -51x
-( -3 x 2 +3x )
-54x +54
-( -54x +54 )
0

es gilt also:

x 3 -4 x 2 -51x +54 = ( x 2 -3x -54 ) · ( x -1 )

( x 2 -3x -54 ) ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x 2 -3x -54 = 0

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -54 ) 21

x1,2 = +3 ± 9 +216 2

x1,2 = +3 ± 225 2

x1 = 3 + 225 2 = 3 +15 2 = 18 2 = 9

x2 = 3 - 225 2 = 3 -15 2 = -12 2 = -6


2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x3 = 1

Polynomdivision mit -6

Polynomdivision mit 9


2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x4 = 1

Polynomdivision mit -6

Polynomdivision mit 9

L={ -6 ; 1 ; 9 }

1 ist 2-fache Lösung!

Betragsgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

- | -4x +12 | +1 = 25

Lösung einblenden
- | -4x +12 | +1 = 25
1 - | -4x +12 | = 25 | -1
- | -4x +12 | = 24 |: ( -1 )
| -4x +12 | = -24

Da der Betrag links immer ≥ 0 sein muss, rechts aber eine negative Zahl steht, hat diese Gleichung keine Lösung!

L={}