Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x ( x -4 ) > 0.

Lösung einblenden

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

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

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= x ( x -4 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x ( x -4 ) = 0 (x1 = 0 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 ( x -4 ) > 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte 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 < 0: f(-1) = -1 · ( -1 -4 ) = 5 > 0
Für 0 < x < 4: f(3) = 3 · ( 3 -4 ) = -3 < 0
Für x > 4: f(5) = 5 · ( 5 -4 ) = 5 > 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x) > 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte mit der x-Achse liegen.

.

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

x < 0 oder x > 4.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- x 2 +4 0.

Lösung einblenden

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

- x 2 +4 = 0 | -4
- x 2 = -4 |: ( -1 )
x 2 = 4 | 2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - x 2 +4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - x 2 +4 = 0 (x1 = -2 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 = -1 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem - x 2 +4 0 ist, links und rechts der Schnittpunkte 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 < -2: f(-3) = - ( -3 ) 2 +4 = -5 < 0
Für -2 < x < 2: f(0) = - 0 2 +4 = 4 > 0
Für x > 2: f(3) = - 3 2 +4 = -5 < 0
Also muss der gesuchte Bereich in dem f(x)0 ist, links und rechts der Schnittpunkte mit der x-Achse liegen.

.

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

x ≤ -2 oder x ≥ 2.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 + x -4 -x -5 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 + x -4 = -x -5 ist.

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

x 2 +2x +1 = 0

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = -2 ± 4 -4 2

x1,2 = -2 ± 0 2

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

x = -2 2 = -1

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= x 2 + x -4 und g(x)= -x -5 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 + x -4 = -x -5 (x = -1) ja gerade die Schnittpunkte der Parabel mit der Geraden sind.

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Da wir bei dieser Parabel nur einen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= -x -5 haben, muss dieser gemeinsame Punkt ein Berührpunkt sein!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = 1 > 0 erkennen wir, dass die Parabel nach oben geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel (außer dem Scheitel) oberhalb der Geraden y= -x -5 liegen.
Somit gilt die Ungleichung x 2 + x -4 -x -5 für kein x außer für x = -1.

2.Weg
Da es ja nur diesen einen Schnittpunkt mit der Geraden y= -x -5 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 < -1: f(-2) = ( -2 ) 2 -2 -4 = -2 > -3 = -( -2 ) -5 = g(-2)
Für x > -1: f(0) = 0 2 +0 -4 = -4 > -5 = -0 -5 = g(0)
Also gilt die Ungleichung x 2 + x -4 -x -5 in keinem der Intervalle.

Da der Grenzfall x 2 + x -4 = -x -5 auch zur gesuchten Ungleichung x 2 + x -4 -x -5 gehört, ist x=-1 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

{-1}