Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

- ( x -1 ) ( x -4 ) 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass - ( x -1 ) ( x -4 ) = 0 ist.

- ( x -1 ) ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x -1 = 0 | +1
x1 = 1

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - ( x -1 ) ( x -4 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - ( x -1 ) ( x -4 ) = 0 (x1 = 1 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 unten geöffnet ist, also dass der Scheitel der höchste Punkt der Parabel ist.
Somit muss der gesuchte Bereich, in dem - ( x -1 ) ( 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 < 1: f(0) = - ( 0 -1 ) · ( 0 -4 ) = -4 < 0
Für 1 < x < 4: f(3) = - ( 3 -1 ) · ( 3 -4 ) = 2 > 0
Für x > 4: f(5) = - ( 5 -1 ) · ( 5 -4 ) = -4 < 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 -1 ) ( x -4 ) = 0 auch zur gesuchten Ungleichung - ( x -1 ) ( x -4 ) 0 gehört, ist x1=1 und x2=4 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≤ 1 oder x ≥ 4.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

x 2 -5x +4 > 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass x 2 -5x +4 = 0 ist.

x 2 -5x +4 = 0

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

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = +5 ± 25 -16 2

x1,2 = +5 ± 9 2

x1 = 5 + 9 2 = 5 +3 2 = 8 2 = 4

x2 = 5 - 9 2 = 5 -3 2 = 2 2 = 1

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= x 2 -5x +4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu x 2 -5x +4 = 0 (x1 = 1 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 2 -5x +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 < 1: f(0) = 0 2 -50 +4 = 4 > 0
Für 1 < x < 4: f(3) = 3 2 -53 +4 = -2 < 0
Für x > 4: f(5) = 5 2 -55 +4 = 4 > 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 -5x +4 = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung x 2 -5x +4 > 0 gehört, ist x1=1 und x2=4 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x < 1 oder x > 4.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -14x +25 -2x +5 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -14x +25 = -2x +5 ist.

2 x 2 -14x +25 = -2x +5 | +2x -5
2 x 2 -12x +20 = 0 |:2

x 2 -6x +10 = 0

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

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 10 21

x1,2 = +6 ± 36 -40 2

x1,2 = +6 ± ( -4 ) 2

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

Wenn wir uns die zugehörigen Graphen von f(x)= 2 x 2 -14x +25 und g(x)= -2x +5 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -14x +25 = -2x +5 (hier: keine) 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 :(

Wir haben also bei dieser Parabel keinen gemeinsamen Punkt mit der Geraden y= -2x +5 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= -2x +5 oder alle unter der Geraden y= -2x +5 liegen!

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 oberhalb der Geraden y= -2x +5 liegen.
Die Ungleichung 2 x 2 -14x +25 -2x +5 gilt somit für alle x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= -2x +5 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= 2 x 2 -14x +25 immer oberhalb oder immer unterhalb der Funktionswerte von g(x) liegen. Deswegen reicht es einen Vertreter davon, am einfachsten mit x=0, zu untersuchen:
f(0) = 2 0 2 -140 +25 = 25 > 5 = -20 +5 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung 2 x 2 -14x +25 -2x +5 gilt für alle x.

Die Lösung ist also: ℝ (alle x erfüllen die Ungleichung)