0 Daumen
927 Aufrufe

Zu dem Thread von gestern erster Kommentar; ich hatte mich dort vertippt, kann als Gast aber nicht bearbeiten.

Mein Problem ist folgende Ungleichung: $$ \frac{3}{2x-4} < \frac{1}{x} + \frac{3}{2x-2} $$ mit dem gegebenen Hauptnenner 2x(x-1)(x-2). Ich scheitere schon an der Fallunterscheidung, da es ja mehrere Möglichkeiten gibt, dass der HN > 0 wird. (Muss ich hier alle möglichen Kombinationen unterscheiden? Bis auf x>2 führen bei mir alle zum Widerspruch).

Nachem ich gekürzt und mit HN multipliziere bekomme ich das Polynom 2x^3-9x+4>0, bei welchem ich aber mit normalen Möglichkeiten keine Nullstelle berechnen (die liegen so blöd, dass die sich durch ausprobieren nicht herauskriegen lassen), und somit nicht das Hornerschema anwenden kann. Wahrscheinlich habe ich irgendwo einen Rechenfehler, aber ich finde keinen. Vielleicht habe ich falsch gekürzt, was ich aber eigentlich auch ausschließen kann. Diese Aufgabe ist wie verhext, ich habs auch nach 10 Anläufen nicht geschafft, sie zu lösen; dabei bin ich mit Ungleichungen eigentlich recht grün. Für Hilfe jeder Art wäre ich hier überaus dankbar.

Avatar von

Von fehlerhafter Version:

Titel: Ungleichung Hauptnenner/Kürzen

Stichworte: hauptnenner,ungleichungen,bruchterme

$$ \frac{x}{x-3} < \frac{1}{x}+\frac{3}{2x-2} $$ Soll mit dem vorgegebenen Hauptnenner 2x(x-1)(x-2) gelöst werden. Ich hab hierzu 2 Fragen: Wie findet man einen Hauptnenner am geschicktesten, anstatt immer mit dem Produkt aller Nenner zu multiplizieren?

Zweite Frage bei dieser Aufgabe: Wie löse ich die? Für den 1. Fall (HN>0) Kann der HN schon mehrere Werte(bereiche) annehmen, sehe ich das richtig? Dann habe ich ziemliche Probleme damit, die Terme mit dem HN durchzumultiplizieren, einfach weil ich nicht weiß, wie ich da richtig klammern muss (muss es x(2x(x-1)(x-2) beim ersten Bruch z.B. sein?) und ob ich aus Klammern rauskürzen darf oder ich dann aus Summen kürzen wurde, was ja bekanntlich nicht geht. Besonders zu letzterem finde ich keinerlei Erklärungen im Internet oder Büchern; was ich sehr schade finde, da Fehler genau aus solchen Unsicherheiten heraus entstehen, die einem auch einfach nicht erläutert werden. Wenn ich mit dem HN durchmultipliziere, kann ich ja im Prinzip nicht kürzen ohne erst aufzulösen und dann nochmal auszuklammern, oder?

und ein schönes Wochenende.

Hallo

 bei Mal brauchst du keine Klammern,  lass sie einfach weg.

2*x*(x-1)*(x-3) (in deinem ersten Bruch ist der N x-3 beim HN schreibst du (x-2) welches ist der Tipfehler)

und kürzen kannst du gegen x, gegen (x-1), gegen (x-3) genau wie bei Zahlen. wenn du 2*5*(5-2)*(5-3) hast weisst du doch sicher auch, wie du kürzen kannst? Eine Klammer ersetzt eine Zahl, was du mit der machst muss für jede Zahl, die du für x einsetzt stimmen, ich hab es mit x=5 hingeschrieben, du kannst es auch mit x=123 oder x=1/7 dir denken, deshalb gibt es auch keine anderen Regeln , die du nachlesen kannst.

Beim Multiplizieren musst du eben die Fallunterscheidungen HN>0 und HN<0 machen bei HN<0 dreht sich das < um.

Gruß lul

Ich hab hierzu 2 Fragen: Wie findet man einen Hauptnenner am geschicktesten, anstatt immer mit dem Produkt aller Nenner zu multiplizieren?

Die Nenner - wenn es geht - faktorisieren und gemeinsame

Faktoren nur einmal im Hauptnenner verwenden.

$$ \frac{x}{x-3} < \frac{1}{x}+\frac{3}{2x-2} $$

Soll mit dem vorgegebenen Hauptnenner 2x(x-1)(x-3 ? 2 ) .

Heißt wohl:   x-3  oder ist der erste Nenner  x-2  ?

Bei der Aufgabe gibt es keine Möglichkeit
den HN zu faktorisieren.

Lösung
] 0 bis ungefähr 0.4
und
] 1 .. 3 [

Das Ganze zu Fuß zu berechnen ist aber
ein größeres Unterfangen.
Dürft Ihr ein GTR benutzen ?

Der vorg. HN passt nicht zur ang. UG.

3 Antworten

+1 Daumen

du kannst zunächst die rechte Seite etwas vereinfachen, indem du den Hauptnenner bildest. Dann hast du die folgende Ungleichung zu stehen:

$$ \frac{3}{2x-4} < \frac{1}{x} + \frac{3}{2x-2}\qquad \Longleftrightarrow \qquad \frac{3}{2x-4} < \frac{5x-2}{x(2x-2)} $$

Jetzt schaust du dir die kritischen Stellen an:

$$ 2x-4>0 \Leftrightarrow x>2\\ 2x-4<0\Leftrightarrow x<2$$

$$ x(2x-2)>0 \Leftrightarrow x^2-x>0\quad x_1>1 \quad  \lor  \quad x_2<0\\ x(2x-2)<0 \Leftrightarrow x^2-x<0\quad x_1<1 \quad  \lor  \quad x_2>0$$

Hier nun ein Zahlenstrahl mit den kritischen Stellen:

Zahlenstrahl.png

Daran sieht man, dass es vier Fälle zu betrachten gibt:

$$ 1.)\quad x<0\\2.)\quad 0<x<1\\3.)\quad 1<x<2\\4.)\quad 2<x $$

Diese Fälle werde ich nun abarbeiten:

$$ 1.)\quad x<0.\\\frac{3}{2x-4} < \frac{5x-2}{x(2x-2)} \qquad \Longleftrightarrow \qquad 6x^2-6x>10x^2-24x+8\\\Longleftrightarrow \qquad x^2-\frac{9}{2}x+2<0\\ x_1<4\quad \lor \quad x_2>0,5\\ \mathbb{L_1}=\{\} $$

Beide Lösungen erfüllen nicht die Bedingung für Fall1, weswegen hier die Lösungsmenge(Schnittmenge) leer ist.


$$ 2.)\quad 0<x<1.\\\frac{3}{2x-4} < \frac{5x-2}{x(2x-2)} \qquad \Longleftrightarrow \qquad 6x^2-6x<10x^2-24x+8\\\Longleftrightarrow \qquad x^2-\frac{9}{2}x+2>0\\ x_1>4\quad \lor \quad x_2<0,5\\ \mathbb{L_2}=\{x:0<x<0,5\} $$

Hier ist die Schnittmenge durch x2 und 0<x (aus Bedingung Fall 2) gegeben.


$$ 3.)\quad 1<x<2.\\\frac{3}{2x-4} < \frac{5x-2}{x(2x-2)} \qquad \Longleftrightarrow \qquad 6x^2-6x>10x^2-24x+8\\\Longleftrightarrow \qquad x^2-\frac{9}{2}x+2<0\\ x_1<4\quad \lor \quad x_2>0,5\\ \mathbb{L_3}=\{x:1<x<2\} $$
Hier ist die Schnittmenge sogar direkt durch Fall 3 gegeben.


$$ 4.)\quad 2<x.\\\frac{3}{2x-4} < \frac{5x-2}{x(2x-2)} \qquad \Longleftrightarrow \qquad 6x^2-6x<10x^2-24x+8\\\Longleftrightarrow \qquad x^2-\frac{9}{2}x+2>0\\ x_1>4\quad \lor \quad x_2<0,5\\ \mathbb{L_4}=\{x:4<x\} $$
Hier ist die Schnittmenge durch x1 und 2<x (aus Bedingung Fall 4) gegeben.

Insgesamt ergibt das nun folgende Gesamtlösungsmenge:

$$ \mathbb{L}=\mathbb{L_1}\cup \mathbb{L_2}\cup \mathbb{L_3}\cup \mathbb{L_4}=\{x:0<x<0,5\lor 1<x<2\lor 4<x\} $$

Avatar von 14 k

In den Fällen 1.) und 3.) muss es statt

$$x_1<4\quad \lor \quad x_2>0,5$$richtig

$$x<4\quad \land \quad x>0.5$$oder einfach nur

$$0.5 \lt x \lt 4$$heißen. Die Indizierung ist auch nicht sinnvoll, die kannst du weglassen.

Achso, Danke für den Hinweis.

0 Daumen

Fall:  HN positiv gibt Multipl. mit HN und Kürzen:

3x(2x-2) < (2x-4)*(2x-2) + 3x*(2x-4)

<=> -4x^2+18x-8 < 0

Und das Polynom hat die Nullstellen 4 und 1/2.

Das dürfte gehen.

Wenn man alle Fälle schön aufdröselt gibt das wohl die

Lösungmenge (blau unterhalb von rot)

]0;1/4[   ∪   ]1;2[  ∪    ]4;∞[    siehe auch:

~plot~ 3/(2*x-4);1/x + 3/(2x-2) ~plot~


Avatar von 288 k 🚀
0 Daumen

Die Aufgabe ist ohne GTR oder vertretbarem
Zeitaufwand wohl kaum zu lösen.

Vorschlag : rechne die Nullstellen mit
3 / (2*x-4) = 1/x + 3 / ( 2*x - 2)
einmal aus
x = 1/2 und 4

Dann stell die Ausgangsaussage um zu
3 / (2*x-4) - 1/x - 3 / ( 2*x - 2) < 0
und laß dir die Funktion
f ( x ) = 3 / (2*x-4) - 1/x - 3 / ( 2*x - 2)
plotten

gm-12.JPG

Alles unterhalb der x-Achse gehört zur Lösungsmenge
] 0; 1/2 ]
] 1 ; 2 [
[ 4; ∞ [

mfg Georg

Avatar von 122 k 🚀

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community