Aufgabenbeispiele von Gleichungen

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Lösungsanzahl in Abh. von Parameter

Beispiel:

Für welche Werte von t hat die Funktion ft mit ft(x)= ( x 2 -4 t x -4 t ) · e 1 3 x genau 2 Nullstellen?

Lösung einblenden

Nach dem Satz vom Nullprodukt wird ( x 2 -4 t x -4 t ) · e 1 3 x genau dann = 0, wenn x 2 -4 t x -4 t = 0 oder e 1 3 x = 0 gilt:

Da ja aber e 1 3 x für alle t und alle x immer größer als 0 ist, genügt es die Nullstellen von x 2 -4 t x -4 t zu untersuchen:

x 2 -4 t x -4 t =0 ist eine quadratische Gleichung, bei der wir am einfachsten die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel) anwenden:

x1,2 = +4 t ± ( -4 t ) 2 -4 · 1 · ( -4 t ) 21 = +4 t ± 16 t 2 +16 t 2

Wie viele Nullstellen jetzt hier wirklich rauskommen, hängt vom Radikand, also vom Term unter der Wurzel ab:

  • Ist 16 t 2 +16 t > 0, so kann man die Wurzel bilden und es gibt (wegen dem ±) zwei Lösungen
  • Ist 16 t 2 +16 t = 0, so ist auch die Wurzel =0 und es gibt nur eine Lösung
  • Ist 16 t 2 +16 t <0, so existiert die Wurzel nicht und es gibt gar keine Lösung

Wir untersuchen also erstmal, wann der Radikand 16 t 2 +16 t = 0 wird.

16 t 2 +16t = 0
16 t ( t +1 ) = 0

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

1. Fall:

t1 = 0

2. Fall:

t +1 = 0 | -1
t2 = -1

Da bei 16 t 2 +16 t eine positive Zahl vor dem t² steht, ist der Graph von 16 t 2 +16 t eine nach oben geöffnete Parabel, bei der die Funktionswerte zwischen den Nullstellen negativ und jeweils links und rechts der Nullstellen positiv sind.

Für t < -1 oder für t > 0 ist also der Term unter der Wurzel positiv und es gibt zwei Lösungen.