Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

13 Gleichungen höheren Grades > Polynomdivision Bestimme die Lösungen der Gleichung x​ ​3 ​+ 6 ​x​2 ​− x − 30 = 0​in ​ℝ​. Zerlege dazu den Term in ein Produkt von Linearfaktoren. Das konstante Glied ​− 30​hat die Teilermenge ​T = ​{± 1, ± 2, ± 3, ± 5, ± 6, ± 10, ± 15, ± 30}​. Diese Zahlen kommen als ganzzahlige Lösungen der Gleichung in Frage. Durch Probieren ergibt sich z.B. ​x​1​= 2​als eine Lösung, denn ​2​ 3 ​+ 6·​2​2 ​− 2 − 30 = 0.​ Mittels einer Polynomdivision kann der Linearfaktor ​(x − 2)​abgespalten werden: ​ ​(​x ​3 ​+ 6 ​x​2 ​− x − 30) ​ : ​(x − 2)​ = ​x ​2 ​+ 8 x + 15 ​− ​x ​3 ​+ 2 ​x​2​ 8 ​x ​2 ​− x ​− 8 ​x ​2 ​+ 16 x​ 15 x − 30 ​− 15 x − 30​ 0 Rest​ Es gilt also: ​x ​3 ​+ 6 ​x​2 ​− x − 30 = ​(​x ​2 ​+ 8 x + 15) ​· ​(x − 2) ​= 0​ Man wendet den Produkt-Null-Satz an: ​x ​2 ​+8x+15=0​ → ​x ​ 2​ = − 5 ​ ​x ​3​ = − 3​ Die Lösungsmenge der Gleichung lautet ​L = ​{− 5; − 3; 2}.​ Abspalten eines Linearfaktors Kennt man von einer Gleichung der Form p​ ​(x) ​= 0​(p ist ein Polynom n-ten Grades, n​ > 1​) die Lösung x​ ​1​, kann ​p​(x) ​durch den Faktor ​(x − ​x ​1​) ​dividiert werden. Dadurch entsteht ein Polynom vom Grad ​(n − 1)​. Man sagt: Der Linearfaktor ​(x − ​x ​1​)​wird abgespalten. Löse die Gleichung in ​ℝ ​durch Abspalten eines Linearfaktors. a) ​x ​3 ​− 5 ​x ​2 ​+ 17 x − 13 = 0​ c) x​ ​3 ​− 6 ​x ​2 ​+ 18 x − 40 = 0​ e) ​x ​3 ​− 7 ​x ​2 ​+ 12 x + 20 = 0​ b) ​x ​3 ​+ ​x ​2 ​+ 4 x + 30 = 0​ d) x​ ​3 ​− 5 ​x ​2 ​− 7x+51=0​ f) ​x ​3 ​+ ​x ​2 ​− 7x+65=0​ Löse die Gleichung in ​ℝ ​und zerlege den Term in ein Produkt von Linearfaktoren. a) ​5 x​ ​3 ​− 4 ​x ​2 ​− 11 x − 2 = 0​ c) ​8 ​x ​3 ​+ 22 ​x​2 ​− 7 x − 3 = 0​ e) ​x ​4 ​+ 9 ​x​3 ​+ 23 ​x​2 ​+ 3 x − 36 = 0​ b) ​2 ​x ​3 ​− 3 ​x ​2 ​− 2 x = 0​ d) ​x ​3 ​+ ​x ​2 ​− x − 1 = 0​ f) ​x ​4 ​− 8 ​x ​3 ​+ 24 ​x​2 ​− 32 x + 16 = 0​ Löse die Gleichung in der Menge der reellen Zahlen. a) ​x ​3 ​+ ​x ​2 ​− x − 1 = 0​ d) x​ ​3 ​− 13 x + 12 = 0​ g) ​x ​4 ​− 9 ​x ​2 ​− 4 x + 12 = 0​ b) x​ ​3 ​− ​x ​2 ​− 100 = 0​ e) ​x ​3 ​− 6 ​x ​2 ​− 14 x + 104 = 0​ h) ​x ​4 ​− ​x ​3 ​− 21 ​x ​2 ​+ 45 x = 0​ c) 5​ x​ ​3 ​− 10 ​x ​2 ​+ x − 2 = 0​ f) ​2 ​x ​3 ​− 14 x − 12 = 0​ i) ​x ​4 ​− ​x ​3 ​− 33 ​x ​2 ​− 63 x = 0​ Beim Lösen algebraischer Gleichungen können gleiche Lösungen auftreten. In diesem Fall spricht man von Mehrfachlösungen. Die Gleichung ​x​3 ​− ​x ​2 ​− 21 x + 45 = 0​hat die Lösungen x​ ​1​ = ​x ​2​ = − 5​(Doppellösung der Gleichung) und x​ ​3 ​= 3.​ Die Gleichung dritten Grades hat zwei (unterschiedliche) Lösungen. Für die Linearfaktorzerlegung des Terms gilt: ​x ​3 ​− ​x ​2 ​− 21 x + 45 = ​(x + 5) ​​(x + 5) ​​(x − 3)​ = ​(x + 5) ​2 ​​(x − 3)​ Wie viele (unterschiedliche) Lösungen hat die Gleichung? Gib auch deren Vielfachheit an. a) 4​ ​x ​2 ​− 12 x + 9 = 0​ c) ​x ​3 ​+ 9 ​x​2 ​+27x+27=0​ b) ​2 ​x ​3 ​+ 7 ​x​2 ​+ 4 x − 4 = 0​ d) ​x ​4 ​− 4 ​x ​3 ​− 2 ​x ​2 ​+ 12 x + 9 = 0​ Gib den Grad der Gleichung, die Lösungen und deren Vielfachheit an. a) ​(x − 3) ​2 ​​(x + 5) ​= 0​ c) ​(x + 4) ​2 ​​(x − 4) ​2 ​= 0​ e) ​x ​2 ​​(x − 1) ​​(x + 8) ​= 0​ b) ​(5 x + 1) ​3 ​= 0​ d) ​(2 x − 1) ​5 ​= 0​ f) ​x ​(x + 2) ​2 ​​(x − 3) ​3 ​= 0​ Gib eine Gleichung vom Grad 3 an, die a) genau eine Lösung b) genau zwei Lösungen c) genau drei verschiedene Lösungen besitzt. Muster 25‌ Ó Arbeitsblatt Polynomdivision gt484z Merke t 26‌ 27‌ 28‌ 29‌ t 30‌ t 31‌ Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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