Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

( x +3 ) ( x -4 ) 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass ( x +3 ) ( x -4 ) = 0 ist.

( x +3 ) ( x -4 ) = 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 -4 = 0 | +4
x2 = 4

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= ( x +3 ) ( x -4 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu ( x +3 ) ( x -4 ) = 0 (x1 = -3 und x2 = 4) 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 oben geöffnet ist, also dass der Scheitel der tiefste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem ( x +3 ) ( x -4 ) 0 ist, zwischen den Schnittpunkten 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 -4 ) = 8 > 0
Für -3 < x < 4: f(0) = ( 0 +3 ) · ( 0 -4 ) = -12 < 0
Für x > 4: f(5) = ( 5 +3 ) · ( 5 -4 ) = 8 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x)0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall ( x +3 ) ( x -4 ) = 0 auch zur gesuchten Ungleichung ( x +3 ) ( x -4 ) 0 gehört, ist x1=-3 und x2=4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ -3 und x ≤ 4.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -2x -4 < 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -2x -4 = 0 ist.

2 x 2 -2x -4 = 0 |:2

x 2 - x -2 = 0

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

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

x1,2 = +1 ± 1 +8 2

x1,2 = +1 ± 9 2

x1 = 1 + 9 2 = 1 +3 2 = 4 2 = 2

x2 = 1 - 9 2 = 1 -3 2 = -2 2 = -1

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 -2x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -2x -4 = 0 (x1 = -1 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 = 2 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also dass der Scheitel der tiefste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem 2 x 2 -2x -4 < 0 ist, zwischen den Schnittpunkten 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 < -1: f(-2) = 2 ( -2 ) 2 -2( -2 ) -4 = 8 > 0
Für -1 < x < 2: f(0) = 2 0 2 -20 -4 = -4 < 0
Für x > 2: f(3) = 2 3 2 -23 -4 = 8 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) < 0 ist, zwischen den Schnittpunkten mit der x-Achse liegen.

.

Da der Grenzfall 2 x 2 -2x -4 = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -2x -4 < 0 gehört, ist x1=-1 und x2=2 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > -1 und x < 2.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -15x +36 x +4 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -15x +36 = x +4 ist.

2 x 2 -15x +36 = x +4 | - x -4
2 x 2 -16x +32 = 0 |:2

x 2 -8x +16 = 0

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

x1,2 = +8 ± ( -8 ) 2 -4 · 1 · 16 21

x1,2 = +8 ± 64 -64 2

x1,2 = +8 ± 0 2

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

x = 8 2 = 4

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= 2 x 2 -15x +36 und g(x)= x +4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -15x +36 = x +4 (x = 4) 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 :(

Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= x +4 haben, muss dieser gemeinsame Punkt ein Berührpunkt sein!

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 (außer dem Scheitel) oberhalb der Geraden y= x +4 liegen.
Somit gilt die Ungleichung 2 x 2 -15x +36 x +4 für kein x außer für x = 4.

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= x +4 gibt, müssen die Funktionswerte von f(x) innerhalb eines dieser beiden Intervalle immer oberhalb oder immer unterhalb der Funktionswerte von g(x) liegen. Deswegen reicht es einen Vertreter davon zu untersuchen:
Für x < 4: f(0) = 2 0 2 -150 +36 = 36 > 4 = 0 +4 = g(0)
Für x > 4: f(5) = 2 5 2 -155 +36 = 11 > 9 = 5 +4 = g(5)
Also gilt die Ungleichung 2 x 2 -15x +36 x +4 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall 2 x 2 -15x +36 = x +4 auch zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -15x +36 x +4 gehört, ist x=4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{4}