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Aufgabe:

Bestimmen Sie die Lösungsmenge für folgende Ungleichung:

((x-1)(3-x))/(x+5)^2 =< 0


Problem/Ansatz:

Guten Morgen, ich hänge nun schon mehrere Stunden an Fallunterscheidungen und habe schon probiert durch Photomath,ChatGPT,usw. das vorgehen zu verstehen aber gebracht hat es eher weniger. Wie ich Ungleichungen an sich löse weiß ich, sobald aber Fallunterscheidungen dazu kommen weiß ich irgendwie nicht wann ich sie anwenden muss und vor allem wie ich sie durch führe. Könnte mir jemand das Vorgehen einmal genauer/anschaulicher beschreiben damit ich solche oder ähnliche Fallunterscheidungen in Zukunft problemlos lösen kann ?

Vielen Dank schon einmal im Voraus

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Aloha :)

Wir untersuchen die Ungleichung:$$\frac{(x-1)(3-x)}{(x+5)^2}\le0\quad;\quad x\ne-5$$Damit nicht durcn Null dividiert wrid, muss \(\,x\ne-5\,\) gelten.

Für alle anderen \(x\)-Werte ist \(\,(x+5)^2>0\,\). Daher bleibt das Relationszeichen \(\le\) erhalten, wenn wir beide Seiten der Ungleichung mit \(\,(x+5)^2\,\) multiplizieren:$$(x-1)(3-x)\le0$$

Im nächsten Schritt multiplizieren wir beide Seiten der Ungleichung mit \((-1)\). Dabei ändert sich das Relationszeichen von \(\le\) zu \(\ge\):$$-(x-1)(3-x)\ge0\quad\implies$$Um das vordere Minuszeichen loszuwerden, multiplizeren wir den Faktor \((3-x)\) mit \((-1)\), wodurch dieser zu \((x-3)\) wird:$$(x-1)(x-3)\ge0$$

Nun haben wir ein Produkt aus zwei Zahlen, \((x-1)\) und \((x-3)\). Damit dieses Produkt \(\ge0\) ist, müssen beide Werte \(\ge0\) oder beide Werte \(\le0\) sein.

1. Fall: Beide Werte sind \(\ge0\)$$(x-1)\ge0\implies x\ge1$$$$(x-3)\ge0\implies x\ge3$$Beide Bedingungen sind nur dann erfüllt, wenn \(x\ge3\) gilt.

2. Fall: Beide Werte sind \(\le0\)$$(x-1)\le0\implies x\le1$$$$(x-3)\le0\implies x\le3$$Beide Bedingungen sind nur dann erfüllt, wenn \(x\le1\) gilt.

Zusammengefasst ist die Ungleichung also erfüllt, wenn \(x\ge3\) oder \(x\le1\) ist. Beachten wir noch die Einschränkung, dass \(x\ne-5\) sein muss, heißt das für unsere Lösungmenge:$$\mathbb L=\{x\in\mathbb R\big|\,(x\le1\land x\ne-5)\lor x\ge3\}$$

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Vielen Dank für die super Erklärung!

Hab mich bei der Aufgabe vertippt eigentlich wäre es x+1aber habe es trotzdem verstanden. Nur zwei Fragen noch, muss ich das ≤ immer umkehren um damit rechnen zu können?

Und um das vordere minus loszuwerden wird mit -1 multipliziert da:

-1*(x-1)*(3-x)

Warum wird aber (3-x) multipliziert und nicht (x-1) oder ist das egal ?

Du brauchst das \(\le\) nicht umzukehren. Dann musst du aber darauf achten, dass ein Produkt \(\le0\) ist, wenn ein Faktor \(\ge0\) und der andere Faktor \(\le0\) ist.

ICh habe das \((3-x)\) mit \((-1)\) multipliziert, damit das \(x\) vorne steht, damit also \((x-3)\) dort steht. Ich finde, es ist einfacher zu sehen, wann \((x-3)\ge0\) wird als wenn \((3-x)\ge0\) wird.

Heißt also wenn ich immer ≤ zu ≥ umkehre muss ich da nicht mehr drauf achten ?

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Der Nenner ist immer positiv im Definitionsbereich R\{-5}

Der Zähler muss daher <=0 werden.

1. x-1 <=0 u. 3-x >= 0

x<=1 u. x<=3

-> x <=1

2. x>=1 u. x>=3

-> x >=3

L= R\]1;3[ = R\(1;3)

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L= R\[1;3]


Du hast dich vermutlich bei den Klammern vertippt. Diese Schreibweise schließt die doch zur Lösungsmenge gehörenden Werte 1 und 3 aus.

Warum ist es bei x-1 =< 0 und bei 3-x >= 0 ?

Und bei der Zeile darunter beides > ?

Und bei Photomath ist die Lösung (-∞, -5) u (-5,-1] u [3,+∞)

Und bei Photomath ist die Lösung (-∞, -5) u (-5,-1] u [3,+∞)



Der Antwortgeben hat oben richtig geschrieben, dass -5 nicht zum Definitionsbereich gehört.

In der Angabe der (mittlerweile korrigierten) Lösungsmenge hat er dann an diesen Fakt wohl nicht mehr gedacht. Neben dem Intervall ]1;3[ muss auch der Wert -5 von der Lösungsmenge ausgeschlossen werden (wie das auch Photomath gemacht hat).

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