Aufgabenbeispiele von Ungleichungen

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quadr. Ungleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

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

Lösung einblenden

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

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

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= - ( x +3 ) ( x -3 ) ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu - ( x +3 ) ( x -3 ) = 0 (x1 = -3 und x2 = 3) 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 +3 ) ( x -3 ) > 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 -3 ) = -7 < 0
Für -3 < x < 3: f(0) = - ( 0 +3 ) · ( 0 -3 ) = 9 > 0
Für x > 3: f(4) = - ( 4 +3 ) · ( 4 -3 ) = -7 < 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 -3 ) = 0 nicht zur gesuchten Ungleichung - ( x +3 ) ( x -3 ) > 0 gehört, ist x1=-3 und x2=3 nicht in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x > -3 und x < 3.

quadratische Ungleichungen

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

2 x 2 -10x 0.

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass 2 x 2 -10x = 0 ist.

2 x 2 -10x = 0
2 x ( x -5 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -5 = 0 | +5
x2 = 5

Wenn wir uns die zugehörige Parabel zu f(x)= 2 x 2 -10x ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu 2 x 2 -10x = 0 (x1 = 0 und x2 = 5) 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 -10x 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 < 0: f(-1) = 2 ( -1 ) 2 -10( -1 ) = 12 > 0
Für 0 < x < 5: f(4) = 2 4 2 -104 = -8 < 0
Für x > 5: f(6) = 2 6 2 -106 = 12 > 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 -10x = 0 auch zur gesuchten Ungleichung 2 x 2 -10x 0 gehört, ist x1=0 und x2=5 auch in der Lösungmenge. Somit gilt für diese:

x ≥ 0 und x ≤ 5.

quadratische Ungleichungen 2

Beispiel:

Löse die quadratische Ungleichung:

-2 x 2 +7x -8 3x -4 .

Lösung einblenden

Zuerst betrachtet man den Grenzfall, nämlich dass -2 x 2 +7x -8 = 3x -4 ist.

-2 x 2 +7x -8 = 3x -4 | -3x +4
-2 x 2 +4x -4 = 0 |:2

- x 2 +2x -2 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 4 -8 -2

x1,2 = -2 ± ( -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 +7x -8 und g(x)= 3x -4 ansehen,
erkennen wir, dass bei den Lösungen zu -2 x 2 +7x -8 = 3x -4 (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= 3x -4 , es müssen also entweder alle Punkte der Parabel über der Geraden y= 3x -4 oder alle unter der Geraden y= 3x -4 liegen!

1.Weg
An dem Koeffizienten vor dem x²: a = -2 < 0 erkennen wir, dass die Parabel nach unten geöffnet ist, also müssen alle Punkte der Parabel unterhalb der Geraden y= 3x -4 liegen.
Die Ungleichung -2 x 2 +7x -8 3x -4 gilt somit für alle x.

2.Weg
Da es ja keinen Schnittpunkt mit der Geraden y= 3x -4 gibt, müssen alle Funktionswerte von f(x)= -2 x 2 +7x -8 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 +70 -8 = -8 < -4 = 30 -4 = g(0)
Dies gilt (wegen der fehlenden Schnittpunkte) auch für alle anderen Funktionswerte und die Ungleichung -2 x 2 +7x -8 3x -4 gilt für alle x.

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