Aufgabenbeispiele von quadratisch

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einfache Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

18 x -1 = 3x

Lösung einblenden

D=R\{ 1 }

Wir multiplizieren den Nenner x -1 weg!

18 x -1 = 3x |⋅( x -1 )
18 x -1 · ( x -1 ) = 3x · ( x -1 )
18 = 3 x ( x -1 )
18 = 3 x 2 -3x
18 = 3 x 2 -3x | -3 x 2 +3x
-3 x 2 +3x +18 = 0 |:3

- x 2 + x +6 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · ( -1 ) · 6 2( -1 )

x1,2 = -1 ± 1 +24 -2

x1,2 = -1 ± 25 -2

x1 = -1 + 25 -2 = -1 +5 -2 = 4 -2 = -2

x2 = -1 - 25 -2 = -1 -5 -2 = -6 -2 = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -2 ; 3 }

Bruchgleichung (quadr.) 1

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-6 - 6 x = x -1

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x weg!

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

- x 2 -5x -6 = 0

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

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · ( -1 ) · ( -6 ) 2( -1 )

x1,2 = +5 ± 25 -24 -2

x1,2 = +5 ± 1 -2

x1 = 5 + 1 -2 = 5 +1 -2 = 6 -2 = -3

x2 = 5 - 1 -2 = 5 -1 -2 = 4 -2 = -2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -3 ; -2 }

Bruchgleichung (quadr.) 2

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

9x x +4 = -x +5

Lösung einblenden

D=R\{ -4 }

Wir multiplizieren den Nenner x +4 weg!

9x x +4 = -x +5 |⋅( x +4 )
9x x +4 · ( x +4 ) = -x · ( x +4 ) + 5 · ( x +4 )
9x = - x ( x +4 ) +5x +20
9x = - x 2 + x +20
9x = - x 2 + x +20 | + x 2 - x -20

x 2 +8x -20 = 0

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

x1,2 = -8 ± 8 2 -4 · 1 · ( -20 ) 21

x1,2 = -8 ± 64 +80 2

x1,2 = -8 ± 144 2

x1 = -8 + 144 2 = -8 +12 2 = 4 2 = 2

x2 = -8 - 144 2 = -8 -12 2 = -20 2 = -10

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -10 ; 2 }

Bruchgl. mit x-Potenzen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

11x +28 x 3 = - 1 x

Lösung einblenden

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner x 3 weg!

11x +28 x 3 = - 1 x |⋅( x 3 )
11x +28 x 3 · x 3 = - 1 x · x 3
11x +28 = - x 2
11x +28 = - x 2 | + x 2

x 2 +11x +28 = 0

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

x1,2 = -11 ± 11 2 -4 · 1 · 28 21

x1,2 = -11 ± 121 -112 2

x1,2 = -11 ± 9 2

x1 = -11 + 9 2 = -11 +3 2 = -8 2 = -4

x2 = -11 - 9 2 = -11 -3 2 = -14 2 = -7

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -7 ; -4 }

doppelte Bruchgl. (quadr.)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-13 x +1 + x = - x 3x +3

Lösung einblenden

D=R\{ -1 }

- 13 x +1 + x = - x 3x +3
- 13 x +1 + x = - x 3( x +1 ) |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner 3( x +1 ) weg!

- 13 x +1 + x = - x 3( x +1 ) |⋅( 3( x +1 ) )
-13 x +1 · ( 3( x +1 ) ) + x · ( 3( x +1 ) ) = - x 3( x +1 ) · ( 3( x +1 ) )
-39 +3 x ( x +1 ) = -x
-39 + ( 3 x 2 +3x ) = -x
3 x 2 +3x -39 = -x
3 x 2 +3x -39 = -x | + x

3 x 2 +4x -39 = 0

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 3 · ( -39 ) 23

x1,2 = -4 ± 16 +468 6

x1,2 = -4 ± 484 6

x1 = -4 + 484 6 = -4 +22 6 = 18 6 = 3

x2 = -4 - 484 6 = -4 -22 6 = -26 6 = - 13 3 ≈ -4.33

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ - 13 3 ; 3 }

Bruchgleichung mit Parameter

Beispiel:

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

15 x + a = -x

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

Lösung einblenden

D=R\{0}

15 x + a = -x

Wir multiplizieren den Nenner x weg:

15 x + a = -x |⋅x
15 x · x + a · x = -x · x
15 + a x = - x 2
15 + a x + x 2 = 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 ) = -8

Zur Probe können wir ja noch mit a = -8 die quadratische Gleichung lösen, um zu überprüfen, ob die Lösungen wirklich ganzzahlig sind:

x 2 -8x +15 = 0

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

x1,2 = +8 ± ( -8 ) 2 -4 · 1 · 15 21

x1,2 = +8 ± 64 -60 2

x1,2 = +8 ± 4 2

x1 = 8 + 4 2 = 8 +2 2 = 10 2 = 5

x2 = 8 - 4 2 = 8 -2 2 = 6 2 = 3

L={ 3 ; 5 }

42 Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x x +3 + 7 x -3 = 21 x 2 -9

Lösung einblenden

D=R\{ -3 ; 3 }

x x +3 + 7 x -3 = 21 ( x +3 ) · ( x -3 ) |(Nenner faktorisiert)

Wir multiplizieren den Nenner ( x +3 ) · ( x -3 ) weg!

x x +3 + 7 x -3 = 21 ( x +3 ) · ( x -3 ) |⋅( ( x +3 ) · ( x -3 ) )
x x +3 · ( x +3 ) · ( x -3 ) + 7 x -3 · ( x +3 ) · ( x -3 ) = 21 ( x +3 ) · ( x -3 ) · ( x +3 ) · ( x -3 )
x ( x -3 ) +7x +21 = 21 x +3 x +3
x ( x -3 ) +7x +21 = 21
x 2 -3x +7x +21 = 21
x 2 +4x +21 = 21
x 2 +4x +21 = 21 | -21
x 2 +4x +21 -21 = 0
x 2 +4x = 0
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

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -4 ; 0}