Aufgabenbeispiele von Mitternachtsformel

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Mitternachtsformel (alles links)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 2 -6x +9 = 0

Lösung einblenden

x 2 -6x +9 = 0

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

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = +6 ± 36 -36 2

x1,2 = +6 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 6 2 = 3

L={ 3 }

3 ist 2-fache Lösung!

Mitternachtsformel (erst sortieren)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 + x 2 = 4x

Lösung einblenden
x 2 +4 = 4x | -4x

x 2 -4x +4 = 0

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

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = +4 ± 16 -16 2

x1,2 = +4 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 4 2 = 2

L={ 2 }

2 ist 2-fache Lösung!

Mitternachtsformel (mit Durchmult.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 2 - 22 5 x - 48 5 = 0

Lösung einblenden
x 2 - 22 5 x - 48 5 = 0 |⋅ 5
5( x 2 - 22 5 x - 48 5 ) = 0

5 x 2 -22x -48 = 0

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

x1,2 = +22 ± ( -22 ) 2 -4 · 5 · ( -48 ) 25

x1,2 = +22 ± 484 +960 10

x1,2 = +22 ± 1444 10

x1 = 22 + 1444 10 = 22 +38 10 = 60 10 = 6

x2 = 22 - 1444 10 = 22 -38 10 = -16 10 = -1,6

L={ -1,6 ; 6 }

Mitternachtsformel (mit vereinfachen)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 x 2 +2x +6 = ( x -1 ) ( x -1 ) +4x +14

Lösung einblenden
2 x 2 +2x +6 = ( x -1 ) ( x -1 ) +4x +14
2 x 2 +2x +6 = x 2 -2x +1 +4x +14
2 x 2 +2x +6 = x 2 +2x +15 | -6
2 x 2 +2x = x 2 +2x +9 | - x 2 -2x
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

Nullstellen mit MNF

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte mit der x-Achse (Nullstellen) des Graphen der Funktion f mit f(x)= -3 x 2 -36x -81 .

Lösung einblenden

Um die Schnittpunkte mit der x-Achse (Nullstellen) zu berechnen muss man einfach die Funktion gleich Null setzen, also

f(x)=0

-3 x 2 -36x -81 = 0 |:3

- x 2 -12x -27 = 0

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

x1,2 = +12 ± ( -12 ) 2 -4 · ( -1 ) · ( -27 ) 2( -1 )

x1,2 = +12 ± 144 -108 -2

x1,2 = +12 ± 36 -2

x1 = 12 + 36 -2 = 12 +6 -2 = 18 -2 = -9

x2 = 12 - 36 -2 = 12 -6 -2 = 6 -2 = -3

L={ -9 ; -3 }

Gesucht sind ja die Schnittpunkte mit der x-Achse (Nullstellen), d.h. die gesuchten y-Werte sind immer jeweils 0.

Die Schnittpunkte mit der x-Achse (Nullstellen) sind also N1( -9 |0) und N2( -3 |0).

Schnittpunkte mit MNF

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Schaubilder von f und g mit
f(x)= 5 x 2 + x -10
und
g(x)= 4 x 2 + x -1 .

Lösung einblenden

Um die Schnittpunkte zu berechnen muss man einfach die beiden Funktionen gleichsetzen, also

f(x)=g(x)

5 x 2 + x -10 = 4 x 2 + x -1 | +10
5 x 2 + x = 4 x 2 + x +9 | -4 x 2 - x
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

Um die y-Werte der Schnittpunkte zu erhalten, setzt man die x-Werte in eine der beiden (oder zur Probe in beide) Funktionen ein:

g( -3 ) = 4 ( -3 ) 2 -3 -1 = 49 -3 -1 = 36 -3 -1 = 32

g( 3 ) = 4 3 2 +3 -1 = 49 +3 -1 = 36 +3 -1 = 38

Die Schnittpunkte sind also S1( -3 | 32 ) und S2( 3 | 38 ).

Schnittpunkte mit MNF (Graph)

Beispiel:

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Gezeichnet ist die Gerade der Funktion f.

Nicht abgebildet ist der Graph von g mit g(x)= - x 2 + 13 4 x +6 .

Bestimme die Schnittpunkte der Graphen von f und g.

Lösung einblenden

Als erstes müssen wir den Funktionsterm des eingezeichneten Graphen von f bestimmen:

Man erkennt sofort, dass es sich um eine Gerade handelt, also gilt y = m⋅x + c .

Den y-Achsenabschnitt c = 1 kann man dem Schaubild leicht entnehmen.

Etwas schwieriger ist das Ablesen der Steigung m. Wenn man sich jedoch ein Steigungsdreick eingezeichnet denkt und 4 Einheit(en) nach rechts geht, so muss man 3 nach oben gehen. Die Steigung ist also m= - 3 4 .

Der Term der abgebildeten Geraden ist also y= - 3 4 x +1 oder f(x)= - 3 4 x +1 .

Um die Schnittpunkte zu berechnen muss man einfach die beiden Funktionen gleichsetzen, also

f(x)=g(x)

- 3 4 x +1 = - x 2 + 13 4 x +6 |⋅ 4
4( - 3 4 x +1 ) = 4( - x 2 + 13 4 x +6 )
-3x +4 = -4 x 2 +13x +24 | +4 x 2 -13x -24
4 x 2 -16x -20 = 0 |:4

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 ± 36 2

x1 = 4 + 36 2 = 4 +6 2 = 10 2 = 5

x2 = 4 - 36 2 = 4 -6 2 = -2 2 = -1

L={ -1 ; 5 }

Um die y-Werte der Schnittpunkte zu erhalten, setzt man die x-Werte in eine der beiden (oder zur Probe in beide) Funktionen ein:

g( -1 ) = - ( -1 ) 2 + 13 4 ( -1 ) +6 = -1 - 13 4 +6 = 7 4

g( 5 ) = - 5 2 + 13 4 5 +6 = -25 + 65 4 +6 = - 11 4

Die Schnittpunkte sind also S1( -1 | 7 4 ) und S2( 5 | - 11 4 ).