Aufgabenbeispiele von quadratisch

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einfache Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

- 2x x -2 = -2x

Lösung einblenden

D=R\{ 2 }

Wir multiplizieren den Nenner x -2 weg!

- 2x x -2 = -2x |⋅( x -2 )
- 2x x -2 · ( x -2 ) = -2x · ( x -2 )
-2x = -2 x ( x -2 )
-2x = -2 x 2 +4x
-2x = -2 x 2 +4x | - ( -2 x 2 +4x )
2 x 2 -2x -4x = 0
2 x 2 -6x = 0
2 x ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={0; 3 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-3x +5 x +4 = 4x

Lösung einblenden

D=R\{ -4 }

Wir multiplizieren den Nenner x +4 weg!

-3x +5 x +4 = 4x |⋅( x +4 )
-3x +5 x +4 · ( x +4 ) = 4x · ( x +4 )
-3x +5 = 4 x ( x +4 )
-3x +5 = 4 x 2 +16x
-3x +5 = 4 x 2 +16x | -4 x 2 -16x

-4 x 2 -19x +5 = 0

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

x1,2 = +19 ± ( -19 ) 2 -4 · ( -4 ) · 5 2( -4 )

x1,2 = +19 ± 361 +80 -8

x1,2 = +19 ± 441 -8

x1 = 19 + 441 -8 = 19 +21 -8 = 40 -8 = -5

x2 = 19 - 441 -8 = 19 -21 -8 = -2 -8 = 0,25

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -5 ; 0,25 }

Bruchgleichung (quadr.) 2

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

0 = - -16x x +3 -3x -1

Lösung einblenden

D=R\{ -3 }

0 = 16x x +3 -3x -1

Wir multiplizieren den Nenner x +3 weg!

0 = 16x x +3 -3x -1 |⋅( x +3 )
0 = 16x x +3 · ( x +3 ) -3x · ( x +3 ) -1 · ( x +3 )
0 = 16x -3 x ( x +3 ) - x -3
0 = -3 x 2 +6x -3
0 = -3 x 2 +6x -3 | +3 x 2 -6x +3
3 x 2 -6x +3 = 0 |:3

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

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ 1 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

6 x = -1 + 40 x 2

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 2 weg!

6 x = -1 + 40 x 2 |⋅( x 2 )
6 x · x 2 = -1 · x 2 + 40 x 2 · x 2
6x = - x 2 +40
6x = - x 2 +40 | + x 2 -40

x 2 +6x -40 = 0

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

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · ( -40 ) 21

x1,2 = -6 ± 36 +160 2

x1,2 = -6 ± 196 2

x1 = -6 + 196 2 = -6 +14 2 = 8 2 = 4

x2 = -6 - 196 2 = -6 -14 2 = -20 2 = -10

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -10 ; 4 }

doppelte Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-12,75 x -1 = - x 4x -4 -2x

Lösung einblenden

D=R\{ 1 }

- 12,75 x -1 = - x 4( x -1 ) -2x |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner 4( x -1 ) weg!

- 12,75 x -1 = - x 4( x -1 ) -2x |⋅( 4( x -1 ) )
- 12,75 x -1 · ( 4( x -1 ) ) = - x 4( x -1 ) · ( 4( x -1 ) ) -2x · ( 4( x -1 ) )
-51 = -x -8 x ( x -1 )
-51 = -8 x 2 +7x
-51 = -8 x 2 +7x | +8 x 2 -7x

8 x 2 -7x -51 = 0

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

x1,2 = +7 ± ( -7 ) 2 -4 · 8 · ( -51 ) 28

x1,2 = +7 ± 49 +1632 16

x1,2 = +7 ± 1681 16

x1 = 7 + 1681 16 = 7 +41 16 = 48 16 = 3

x2 = 7 - 1681 16 = 7 -41 16 = -34 16 = -2,125

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -2,125 ; 3 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

Für x ≠ 0 und a ∈ Z\{0} ist die folgende Gleichung gegeben:

x + a = 15 x

Bestimme a so, dass die Gleichung zwei (verschiedene) ganzzahlige Lösungen besitzt.

Lösung einblenden

D=R\{0}

x + a = 15 x

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

x + a = 15 x |⋅x
x · x + a · x = 15 x · x
x 2 + a x = 15
x 2 + a x -15 = 0
x 2 + a x -15 = 0

Um jetzt ein a zu finden, für das die quadratische Gleichung zwei ganzzahlige Lösungen hat, bezeichnen wir die beiden Lösungen einfach mal mit p und q und schreiben einen faktorisierten Term mit diesen Lösungen auf:

(x-p)⋅(x-q)

Wenn wir jetzt den faktorisierten Term ausmultiplizieren, erkennen wir, dass auch hier die 1 der Koeffizient vor dem x² ist.

= x² - px - qx + pq
= x² - (p+q)x + pq

Es muss somit gelten:

x 2 + a x -15 = x² - (p+q)x + pq

Wir müssen jetzt also nur noch zwei ganze Zahlen finden, deren Produkt -15 ist, also z.B.:

Mit p = 3 und q = -5 würde es funktionieren, denn 3 · ( -5 ) = -15

Genauso muss dann auch a = -(p+q) gelten, also a = -( 3 -5 ) = 2

Zur Probe können wir ja noch mit a = 2 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 +2x -15 = 0

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -15 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +60 2

x1,2 = -2 ± 64 2

x1 = -2 + 64 2 = -2 +8 2 = 6 2 = 3

x2 = -2 - 64 2 = -2 -8 2 = -10 2 = -5

L={ -5 ; 3 }

42 Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x x +2 - 1 x -2 = 38 x 2 -4

Lösung einblenden

D=R\{ -2 ; 2 }

x x +2 - 1 x -2 = 38 ( x +2 ) · ( x -2 ) |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner ( x +2 ) · ( x -2 ) weg!

x x +2 - 1 x -2 = 38 ( x +2 ) · ( x -2 ) |⋅( ( x +2 ) · ( x -2 ) )
x x +2 · ( x +2 ) · ( x -2 ) - 1 x -2 · ( x +2 ) · ( x -2 ) = 38 ( x +2 ) · ( x -2 ) · ( x +2 ) · ( x -2 )
x ( x -2 ) - x -2 = 38 x +2 x +2
x ( x -2 ) - x -2 = 38
x 2 -2x - x -2 = 38
x 2 -3x -2 = 38
x 2 -3x -2 = 38 | -38

x 2 -3x -40 = 0

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -40 ) 21

x1,2 = +3 ± 9 +160 2

x1,2 = +3 ± 169 2

x1 = 3 + 169 2 = 3 +13 2 = 16 2 = 8

x2 = 3 - 169 2 = 3 -13 2 = -10 2 = -5

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -5 ; 8 }