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Diskussion : Quadratische Gleichung
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Quadratische Gleichung
Stichpunkte
Allgemein
die nur positive ganzzahlige Exponenten hat und deren höchster Exponent 2 ist (die also aus Polynomen des Grades 2 aufgebaut ist)
Unter einer Quadratischen Gleichung versteht man eine mathematische Gleichung mit einer Unbekannten (im Folgenden mit x bezeichnet)
Ein Beispiel ist <math> -4 cdot x^2 + 12 cdot x + 30 = -10 <math> Eine übliche Darstellung (Normalform) bringt alle Terme (oder Glieder) der Gleichung auf eine Seite
und dividiert durch den Koeffizienten des quadratischen Terms
ordnet sie nach fallendem Exponenten
Folgende Gleichung ist dann äquivalent zur Obigen: <math> x^2 - 3 cdot x - 10 = 0 <math> Man spricht vom quadratischen Glied (x²)
vom linearen Glied (-3·x) und vom absoluten / konstanten Glied (-10)
Die Normalform einer quadratischen Gleichung lautet <math> x^2 + p cdot x + q = 0 <math> mit reellen oder komplexen Zahlen p und q
Dabei heißen x^2 quadratisches Glied
"Verbergen") 1 Wurzeln (Lösungen) der quadratischen Gleichung 1.1 Lösungsformeln 1.2 Aussagen über die Wurzeln 2 Beispiele 3 Verallgemeinerung (abstrakte Algebra) 4 Weblinks [Bearbeiten]
p · x lineares Glied und q absolutes Glied der Gleichung. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Wurzeln (Lösungen) der quadratischen Gleichung
auch Lösungen genannt
Nach dem Fundamentalsatz der Algebra besitzt jede quadratische Gleichung (mit reellen oder komplexen Koeffizienten) zwei Wurzeln
wenn sie für x in die Gleichung eingesetzt werden
Diese Lösungen
erfüllen die Gleichung
und nicht notwendigerweise reelle Zahlen
Die Wurzeln sind im allgemeinen komplexe Zahlen
Wenn man sich auf reelle Wurzeln beschränkt
sind manche quadratischen Gleichungen somit nicht auflösbar
Außerdem gibt es auch den Fall
dass beide Wurzeln gleich sind; man spricht dann von einer doppelten Wurzel
Sind die Koeffizienten reelle Zahlen
dann sind entweder beide Wurzeln reell oder beide nicht reell. [Bearbeiten]
Lösungsformeln
Zum Finden von Wurzeln einer quadratischen Gleichung kann man die Quadratische Ergänzung benutzen
sie wird im Artikel Quadratische Ergänzung hergeleitet
Daneben ist die pq-Formel verbreitet (auch kleine Lösungsformel genannt)
Wenn die Gleichung in Normalform als <math> x^2 + p cdot x + q = 0 <math> geschrieben ist
dann sind die Wurzeln durch <math> x_1 = - frac{p}{2} + sqrt{ frac{p^2}{4} - q } <math> und <math> x_2 = - frac{p}{2} - sqrt{ frac{p^2}{4} - q } <math> gegeben
da man sie auch noch parat haben sollte
2} = - frac{p}{2}pmsqrt{ frac{p^2}{4} - q } <math> Im obigen Beispiel <math> x^2 - 3 cdot x - 10 = 0 <math> sind <math> x_1 = - (-3/2) + sqrt{ (3^2/4) + 10 } = 5 <math> und <math> x_2 = - (-3/2) - sqrt{ (3^2/4) + 10 } = -2 <math> Mit diesen Wurzeln kann man die quadratische Gleichung auch faktorisieren: <math> x^2 - 3 cdot x - 10 = ( x - 5 ) cdot ( x + 2 ) <math> Eine allgemeine quadratische Gleichung <math> ax^2+bx+c=0
2}=frac{-bpmsqrt{b^2-4ac}}{2a}. <math> (Große Lösungsformel
quad aneq 0<math> hat die Lösungen <math> x_{1
auch abc-Formel genannt
Allgemein: <math> x^2 + p cdot x + q = 0 <math> <math> Leftrightarrow x_{1
unter Schülern auch als "Mitternachtsformel" bekannt
wenn man um Mitternacht plötzlich geweckt wird.) Der Ausdruck unter dem Wurzelzeichen (die Diskriminante <math>D=b^2-4ac<math>) bestimmt für eine Gleichung mit reellen Koeffizienten
wie viele reellwertige Lösungen die Gleichung hat
Wenn D > 0
D < 0
dann gibt es keine reelle Lösung. [Bearbeiten]
D = 0
dann gibt es 1 reelle Doppellösung
dann gibt es 2 reelle Lösungen
Aussagen über die Wurzeln
Es wird eine quadratische Gleichung <math>x^2 + px + q = 0<math> mit zwei reellen Wurzeln <math>x_1<math> und <math>x_2<math> betrachtet. Satzgruppe von Vietá <math>q = x_1x_2<math> <math>p = -left(x_1+x_2right)<math> <math>x^2 + px + q = (x-x_1)(x-x_2)<math> Genau dann
sind beide Wurzeln ungleich Null und haben gleiches Vorzeichen
wenn <math>q > 0<math>
Es gilt dann: Ist <math>p<math> negativ
so sind beide Wurzeln negativ. Genau dann
so sind beide Wurzeln positiv; ist <math>p<math> positiv
wenn <math>q = 0<math>
ist mindestens eine der beiden Wurzeln gleich Null
Genau dann
wenn <math>q < 0<math>
sind beide Wurzeln ungleich Null und haben unterschiedliches Vorzeichen
sind die beiden Wurzeln betragsmäßig gleich groß
Genau dann
wenn <math>p = 0<math>
Genau dann
wenn <math>p < 0<math>
ist die betragsmäßig größere Wurzel positiv
Genau dann
ist die betragsmäßig größere Wurzel negativ
wenn <math>p > 0<math>
wenn <math>q<math> sich als Produkt zweier ganzzahliger Faktoren darstellen lässt
Die Wurzeln sind genau dann ganzzahlig
deren Summe <math>p<math> ergibt. [Bearbeiten]
Beispiele
x² + 12·x + 20 =0 Beide Wurzeln sind negativ: -2 und -10 x² - 12·x + 35 =0 Beide Wurzeln sind positiv: +7 und +5 x² + 12·x + 37 =0 Es gibt keine reellen Wurzeln
also kleiner als 37. x² + 2·x - 35 =0 Die Wurzeln haben unterschiedliches Vorzeichen: -7 und +5 [Bearbeiten]
weil das Quadrat der Hälfte von 12 36 ist
Verallgemeinerung (
abstrakte Algebra
)
q eines Körpers oder Rings eine quadratische Gleichung
Allgemein nennt man eine Gleichung der Form x² + p·x + q = 0 mit Elementen p
In einem Körper und bestimmten Ringen (faktorielle Ringe) hat sie höchstens zwei Lösungen
in beliebigen Ringen kann sie mehr als zwei haben
falls die Charakteristik des Ringes/Körpers ungleich 2 ist
Falls Lösungen in dem betrachteten Ring oder Körper existieren
dann erhält man sie ebenfalls mit der pq-Formel
Hierbei sind allerdings alle möglichen Quadratwurzeln der Diskriminante zu berücksichtigen
3
7. [Bearbeiten]
Z.B. hat die quadratische Gleichung x² - 1 = 0 im Restklassenring Z/8Z die vier Lösungen 1
5
Weblinks
Radikand und Lösungsmenge http://www.arndt-bruenner.de/mathe/9/quadratischegleichungen.htm Übungen zu quadratischen Gleichungen mit Korrektur (Javascript) da:Andengradsligning en:Quadratic equation es:Ecuación de segundo grado it:Equazione quadratica ja:二次方程� pl:Równanie kwadratowe zh:一元二次方程
http://www.bennoehr.com/qua-glei.htm Javascript zur Lösung einer quadratischen Gleichung mit Ausgabe von Normalform
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel
Quadratische Gleichung
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