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Ganzrationale Funktionen - Nullstellen, Matheübungen
Nullstellenbestimmung/Faktorisierung mit Hilfe des Nullprodukts und der "pq-Formel" in Kombination mit Techniken wie Ausklammern, Substitution und Polynomdivision; - Lehrplan für 12. Klasse
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Beispielaufgabe
Ein quadratischer Term (q · x² + r · x + s) kann evtl. als Produkt von zwei linearen Termen (linear ist z.B. x + 2) geschrieben werden. Dies hängt von den Lösungen der entsprechenden Nullgleichung (pq-Formel!) ab:
Zwei unterschiedliche Lösungen a und b: der Term zerfällt in q · (x − a) · (x − b).
Eine Lösung a: der Term zerfällt in q · (x − a)².
Keine Lösung ("Minus unter der Wurzel"): der Term ist nicht zerlegbar.
TIPP
Beispiel-Aufgabe:
Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe. Klicke dazu auf "Hilfe zu diesem Aufgabentyp" unterhalb der Aufgabe.
Faktorisiere falls möglich. Gib Brüche in der Form "a/b" bzw. "-a/b" ein. Fülle alle Felder mit "!" aus, wenn der Term nicht faktorisierbar ist.
Zwischenschritte aktivieren
2
−
5x
−
3x
2
=
x
−
x
+
Notizfeld
Notizfeld
Tastatur
Tastatur für Sonderzeichen
+
-
*
:
/
√
^
∞
<
>
!
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Stoff zum Thema (+Video)
Was ist der Vorteil eines faktorisierten Funktionsterms?
#485
Liegt ein Funktionsterm in faktorisierter Form vor, also
f(x) = p(x) · q(x) [evtl. noch mehr Faktoren],
so erhält man alle Nullstellen von f, indem man die Nullstellen der einzelnen Faktoren bestimmt - denn ein Produkt ist Null, wenn ein Faktor Null ist.
Beispiel
f
x
=
x
4
−
3x
3
−
2x
2
·
x
+
1
3
. Ermittle alle Nullstellen.
Wie funktioniert die Substitutionsmethode in der Mathematik?
#486
Beim Lösen einer Gleichung mit der Unbekannten x kann es hilfreich sein, eine
Substitution
vorzunehmen. Man ersetzt dabei einen geeigneten x-Term (z.B. x²) durch eine neue Variable, z.B. "z", so dass die Gleichung gelöst werden kann. Wenn man die Lösung(en) für z kennt, findet man die Lösungen für x leicht heraus (
Re- / Rücksubstitution
).
Beispiel
Löse die Gleichung
x
4
−
6x
2
+
8
=
0
Wie kann ein quadratischer Term faktorisiert werden und welche Rolle spielen dabei die Lösungen der Nullgleichung?
#638
Ein quadratischer Term (q · x² + r · x + s) kann evtl. als Produkt von zwei linearen Termen (linear ist z.B. x + 2) geschrieben werden. Dies hängt von den Lösungen der entsprechenden Nullgleichung (pq-Formel!) ab:
Zwei unterschiedliche Lösungen a und b: der Term zerfällt in q · (x − a) · (x − b).
Eine Lösung a: der Term zerfällt in q · (x − a)².
Keine Lösung ("Minus unter der Wurzel"): der Term ist nicht zerlegbar.
Beispiel
Zerlege, falls möglich, in Linearfaktoren:
a
−
2x
2
+
3x
+
2
b
−
3x
2
+
x
−
5
Wie funktioniert Polynomdivision und welchen Grad hat das Ergebnispolynom?
#318
Polynomdivision funktioniert ähnlich wie die schriftliche Division, die du bereits aus der Grundschule kennst. Wenn man ein Polynom vom Grad n durch ein Polynom vom Grad m<n teilt, ist das Ergebnis ein Polynom vom Grad n−m.
Beispiel
1
2
x
3
−
4
:
x
−
2
=
?
Wie kann man Polynome vom Grad 3 oder höher faktorisieren?
#639
Polynome (d.h. ganzrationale Terme) vom Grad 3 oder höher lassen sich evtl. faktorisieren (also in ein Produkt aus mehreren Faktoren zerlegen), indem man
eine Nullstelle a errät und dann mittels Polynomdivision durch (x − a) teilt.
x oder eine höhere Potenz von x (z.B. x³) ausklammert. Das ist aber nur sinnvoll, wenn das Polynom keine additive Konstante aufweist, wie z.B. bei x³ - 4x² + 3x.
eine binomische Formel anwendet.
Ein quadratischer Faktor kann mit Hilfe der pq-Formel evtl. weiter zerlegt werden. Eine ganzrationale Funktion vom Grad n hat höchstens n Nullstellen und zerfällt damit in höchstens n lineare Faktoren.
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