Aufgabenbeispiele von Mitternachtsformel

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Mitternachtsformel (alles links)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 2 -18x +82 = 0

Lösung einblenden

x 2 -18x +82 = 0

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

x1,2 = +18 ± ( -18 ) 2 -4 · 1 · 82 2⋅1

x1,2 = +18 ± 324 -328 2

x1,2 = +18 ± ( -4 ) 2

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

L={}

Mitternachtsformel (erst sortieren)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 x 2 -24 +13x = 0

Lösung einblenden

2 x 2 +13x -24 = 0

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

x1,2 = -13 ± 13 2 -4 · 2 · ( -24 ) 2⋅2

x1,2 = -13 ± 169 +192 4

x1,2 = -13 ± 361 4

x1 = -13 + 361 4 = -13 +19 4 = 6 4 = 1,5

x2 = -13 - 361 4 = -13 -19 4 = -32 4 = -8

L={ -8 ; 1,5 }

Mitternachtsformel (mit Durchmult.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-2 x 2 +22x -20 = 0

Lösung einblenden
-2 x 2 +22x -20 = 0 |:2

- x 2 +11x -10 = 0

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

x1,2 = -11 ± 11 2 -4 · ( -1 ) · ( -10 ) 2⋅( -1 )

x1,2 = -11 ± 121 -40 -2

x1,2 = -11 ± 81 -2

x1 = -11 + 81 -2 = -11 +9 -2 = -2 -2 = 1

x2 = -11 - 81 -2 = -11 -9 -2 = -20 -2 = 10

L={ 1 ; 10 }

Mitternachtsformel (mit vereinfachen)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

- x 2 +6x +4 = ( -2x +1 ) ( x +9 ) +19x -5

Lösung einblenden
- x 2 +6x +4 = ( -2x +1 ) ( x +9 ) +19x -5
- x 2 +6x +4 = -2 x 2 -17x +9 +19x -5
- x 2 +6x +4 = -2 x 2 +2x +4 | -4
- x 2 +6x = -2 x 2 +2x | - ( -2 x 2 +2x )
- x 2 +2 x 2 +6x -2x = 0
x 2 +4x = 0
x ( x +4 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +4 = 0 | -4
x2 = -4

L={ -4 ; 0}

Nullstellen mit MNF

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte mit der x-Achse (Nullstellen) des Graphen der Funktion f mit f(x)= x 2 + 3 2 x + 9 16 .

Lösung einblenden

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

f(x)=0

x 2 + 3 2 x + 9 16 = 0 |⋅ 16
16( x 2 + 3 2 x + 9 16 ) = 0

16 x 2 +24x +9 = 0

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

x1,2 = -24 ± 24 2 -4 · 16 · 9 2⋅16

x1,2 = -24 ± 576 -576 32

x1,2 = -24 ± 0 32

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

x = -24 32 = - 3 4

L={ - 3 4 }

- 3 4 ist 2-fache Lösung!

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

Der einzige Schnittpunkt mit der x-Achse ist also N( - 3 4 |0).

Schnittpunkte mit MNF

Beispiel:

Berechne die Schnittpunkte der Schaubilder von f und g mit
f(x)= 3 x 2 +4x -23
und
g(x)= 2 x 2 +5x -3 .

Lösung einblenden

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

f(x)=g(x)

3 x 2 +4x -23 = 2 x 2 +5x -3 | -2 x 2 -5x +3

x 2 - x -20 = 0

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -20 ) 2⋅1

x1,2 = +1 ± 1 +80 2

x1,2 = +1 ± 81 2

x1 = 1 + 81 2 = 1 +9 2 = 10 2 = 5

x2 = 1 - 81 2 = 1 -9 2 = -8 2 = -4

L={ -4 ; 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( -4 ) = 2⋅ ( -4 ) 2 +5⋅( -4 ) -3 = 2⋅16 -20 -3 = 32 -20 -3 = 9

g( 5 ) = 2⋅ 5 2 +5⋅5 -3 = 2⋅25 +25 -3 = 50 +25 -3 = 72

Die Schnittpunkte sind also S1( -4 | 9 ) und S2( 5 | 72 ).

Schnittpunkte mit MNF (Graph)

Beispiel:

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

Gezeichnet ist die Gerade der Funktion f.

Nicht abgebildet ist der Graph von g mit g(x)= - x 2 - 11 3 x -5 .

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 3 Einheit(en) nach rechts geht, so muss man 4 nach oben gehen. Die Steigung ist also m= 4 3 .

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

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

f(x)=g(x)

4 3 x +1 = - x 2 - 11 3 x -5 |⋅ 3
3( 4 3 x +1 ) = 3( - x 2 - 11 3 x -5 )
4x +3 = -3 x 2 -11x -15 | +3 x 2 +11x +15
3 x 2 +15x +18 = 0 |:3

x 2 +5x +6 = 0

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 2⋅1

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

x1 = -5 + 1 2 = -5 +1 2 = -4 2 = -2

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 2 = -6 2 = -3

L={ -3 ; -2 }

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 ) = - ( -3 ) 2 - 11 3 ⋅( -3 ) -5 = -9 +11 -5 = -3

g( -2 ) = - ( -2 ) 2 - 11 3 ⋅( -2 ) -5 = -4 + 22 3 -5 = - 5 3

Die Schnittpunkte sind also S1( -3 | -3 ) und S2( -2 | - 5 3 ).