Aufgabenbeispiele von MiAnKa

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42 Bruchgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x x -3 - 1 x +3 = 51 x 2 -9

Lösung einblenden

D=R\{ -3 ; 3 }

x x -3 - 1 x +3 = 51 ( x +3 ) · ( x -3 ) |(Nenner faktorisiert)

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

x x -3 - 1 x +3 = 51 ( x +3 ) · ( x -3 ) |⋅( ( x +3 ) · ( x -3 ) )
x x -3 · ( x +3 ) · ( x -3 ) - 1 x +3 · ( x +3 ) · ( x -3 ) = 51 ( x +3 ) · ( x -3 ) · ( x +3 ) · ( x -3 )
x ( x +3 ) - x +3 = 51 x +3 x +3
x ( x +3 ) - x +3 = 51
x 2 +3x - x +3 = 51
x 2 +2x +3 = 51
x 2 +2x +3 = 51 | -51

x 2 +2x -48 = 0

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -48 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +192 2

x1,2 = -2 ± 196 2

x1 = -2 + 196 2 = -2 +14 2 = 12 2 = 6

x2 = -2 - 196 2 = -2 -14 2 = -16 2 = -8

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

L={ -8 ; 6 }

Funktionstermbestimmung (Grad 4)

Beispiel:

Der Graph einer ganzrationalen Funktion vierten Grades ist achsensymmetrisch zur y-Achse, schneidet die y-Achse 7 Einheiten oberhalb des Ursprungs und hat den Hochpunkt H(1|9 )).

Bestimme den Term der Funktion f.

Lösung einblenden

Wenn eine ganzrationale Funktion achsensymmetrisch zur y-Achse ist, kann der Funktionsterm nur gerade x-Exponenten haben.

f(-x) = f(x)

Der gesuchte Funktionsterm muss also f(x)= a x 4 + b x 2 + c für bestimmte Werte für a, b und c sein.

Da ihr Graph die y-Achse 7 Einheiten oberhalb des Ursprungs schneidet, muss f(0) = 7 gelten.

Und weil der (Hoch-)Punkt H(1|9 ) auf dem Graph von f liegt, muss f(1) = 9 gelten.

Außerdem wissen wir ja, dass H(1|9 ) ein Hochpunkt ist, also muss f'(1)=0 sein.

Somit haben wir drei Informationen:

  1. f(0) = 7 (y-Achsenabschnitt)
  2. f(1)=9 (H(1|9 ) liegt auf dem Graph)
  3. f'(1)=0 (Hochpunkt bei x=1)

Diese Informationen setzen wir in die allgemeine Funktion und deren Ableitung ein:
f(x)= a x 4 + b x 2 + c
f(x)= 4 a x 3 +2 b x +0

Daraus ergibt sich:

  1. f(0) = 7: a 0 4 + b 0 2 + c = 7, also c = 7
  2. f(1)=9 : a 1 4 + b 1 2 + c = 9 , also 1⋅a + 1⋅b + c = 9
  3. f'(1)=0: 4 a 1 3 +2 b 1 +0 = 0, also 4a + 2b = 0

Wir sehen beim Betrachten der ersten Gleichungen, dass c = 7 ist und setzen dies in die zweite Gleichung ein:

2. f(1)=9 1⋅a + 1⋅b + 7 = 9 oder umgeformt:
1⋅a + 1⋅b = 2


Somit erhalten wir folgendes Lineare Gleichungssystem:

a +b = 2 (I) 4a +2b = 0 (II)

langsame Rechnung einblenden4·(I) -1·(II)

1a 1b = 2 (I) ( 4 -4 )a +( 4 -2 )b = ( 8 +0) (II)
a +b = 2 (I) +2b = 8 (II)
Zeile (II): +2b = 8

b = 4

eingesetzt in Zeile (I):

a +(4 ) = 2 | -4
1 a = -2 | : 1

a = -2

Die gesuchte Funktion ist also:

f(x) = -2 x 4 +4 x 2 +7