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Bestimme alle Lösungen der folgenden Gleichung:

x² + 8 = 10x - x³

Finde dabei maximal eine Lösung durch Probieren.

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Aloha :)

Du kannst die Formel zuerst so umstellen, dass rechts eine Null steht:$$\left.x^2+8=10x-x^3\quad\right|\;+x^3$$$$\left.x^3+x^2+8=10x\quad\right|\;-10x$$$$\left.x^3+x^2-10x+8=0\quad\right.$$Es gibt einen wichtigen Trick, um die Nullstellen von Polynomen zu erraten:

Alle ganzzahligen Nullstellen müssten Teiler der "Zahl ohne \(x\)" sein.

Die "Zahl ohne \(x\)" ist die \(8\). Alle Teiler von \(8\) sind: \(\pm1\;,\;\pm2\;,\;\pm4\;\,\;\pm8\)

Diese Werte kannst du nun der Reihe nach für \(x\) durchprobieren. Und siehe da, wir finden unter diesen Kandidaten bereits alle 3 möglichen Nullstellen:$$x=-4\quad;\quad x=1\quad;\quad x=2$$Da du aber nur maximal eine Nullstelle durch Probieren bestimmen sollst, musst du wohl eine Polynomdivision durchführen. Wir nehmen als "geratene Nullstelle" die bei \(x_1=-4\). Also können wir das Polynom durch \((x+4)\) dividieren:$$(x^3+x^2-10x+8):(x+4)=x^2-3x+2$$Die so erhaltene quadratische Gleichung können wir mit der pq-Formel lösen:

$$x_{2,3}=\frac{3}{2}\pm\sqrt{\left(\frac{3}{2}\right)^2-2}=\frac{3}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}-\frac{8}{4}}=\frac{3}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}=\frac{3}{2}\pm\frac{1}{2}$$Damit haben wir zusammen mit der "geratenen" Lösung \(x_1=-4\) nun auch berechnet, was wir oben bereits wussten:$$x_1=-4\quad;\quad x_2=1\quad;\quad x_3=2$$

Avatar von 148 k 🚀

Könnte man diese Quadratische Gleichung auch ohne die pq-Formel lösen um auf die Nullstellen zu kommen?

Ja. Wie das Beispiel ja schön zeigt, kannst du mit dem "Teiler-Trick" schon alle 3 Nullstellen "erraten" und brauchst die pq-Formel dann gar nicht.

Denselben "Teiler-Trick" kannst du natürlich auch nach der Polynom-Division auf das übrig gebliebene Polynom anwenden:$$x^3-3x+2=0$$Die Zahl ohne \(x\) ist die \(2\). Deren Teiler sind \(\pm1\) und \(\pm2\). Durchprobieren liefert die Lösungen \(x=1\) und \(x=2\).

Mit diesem Trick findet man allerdings nur die ganzzahligen Lösungen einer Gleichung. Wenn es solche Lösungen nicht gibt, solltest du an die pq-Formel denken ;)

Alles klar, vielen Dank! :)

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Geraten: x1=1.

(x3+x2-10x+8):(x-1)=x2+2x-8=(x+4)(x-2) also x2=-4 und x3=2.

Avatar von 123 k 🚀

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