Die quadratische Ergänzung Die quadratische Ergänzung fürs Lösen quadratische Gleichungen geht so: Und zum Nachlesen Lösen quadratischer Gleichungen in Normalform Aufgabe Die Seitenlängen eines Rechtecks unterscheiden sich um 4 cm und der Flächeninhalt ist 12 cm². Wie lang sind die beiden Seiten des Rechtecks? Lösung Wählst du die eine Seitenlänge mit x, dann hat die andere Seite die Länge x + 4 cm. Für den gegebenen Flächeninhalt kannst du die folgende Gleichung (ohne Maßeinheiten) aufstellen und umformen. $$12=x·(x + 4)$$ $$x^2+4x=12$$ Addierst du auf beiden Seiten der Gleichung 4, kannst du die binomischen Formeln anwenden. $$x^2+4x$$ $$+4$$ $$=12$$ $$+4$$ $$x^2+4x+4$$ $$=16$$ $$(x + 2)^2$$ $$=16$$ Daraus ergeben sich die beiden Lösungen der quadratischen Gleichung: 1. Lösung: $$x+2=4$$ mit $$x_1=2$$ 2. Lösung: $$x+2=-4$$ mit $$x_2=-6$$. Die zweite Lösung $$x_2=-6$$ entfällt, weil die Seiten eines Rechtecks nicht negativ sein können. Flächeninhalt eines Rechtecks A = a·b Die Normalform einer quadratischen Gleichung Quadratische Gleichungen kannst du so umformen, dass auf einer Seite der Gleichung $$0$$ steht.
Die Quadratische Ergänzung ist ein Werkzeug welches wir in den folgenden Artikeln benötigen. Für die quadratische Ergänzung benötigen wir das Wissen über die binomischen Formeln, welche in einem früheren Artikel beschrieben wurden. Wir wenden die erste und die zweite binomische Formel rückwärts an um unsere quadratischen Gleichungen umzuformen. Zu unserem Zweck schreiben wir die binomischen Formeln etwas um und setzen statt b nun b/2 ein. In der Mitte kann man dadurch die 2 mit der 2 von b/2 kürzen, wodurch nur noch bx übrig bleibt: Das Ziel ist es, bei einer normalen quadratischen Funktion der Form f(x) = ax² + bx + c die binomischen Formeln anwenden zu können. Dafür müssen wir zunächst die quadratische Ergänzung vornehmen. Wir möchten mit der quadratischen Ergänzung erreichen, dass der erste Teil (x² + bx) unserer quadratischen Funktion der binomischen Formel (x² + bx + (b/2)²) entspricht. Dafür benötigen wir noch das (b/2)², welches am Ende der binomischen Formel steht. Deshalb müssen wir quadratisch Ergänzen.
Somit müssen wir das, was wir hinzufügen, auch wieder abziehen. Warum wir mit ergänzen, kann sehr gut geometrisch veranschaulicht werden. 3. Zusammenfassen und das Quadrat bilden: 4. a Ausmultiplizieren. Im Prinzip haben wir die Funktion jetzt schon in die Scheitelpunktform gebracht: 5. Noch einmal die Funktion vereinfachen und sie befindet sich in der Scheitelpunktform: Quadratische Ergänzung geometrisch veranschaulicht Bei der geometrischen Darstellung der quadratischen Ergänzung spielt c keine Rolle, da es eine unabhängige Konstante ist. Für a wird der Wert 1 angenommen. Rechner für quadratische Ergänzung
Wegen des Minus ist es die 2. binomische Formel. $$x^2-6x$$ $$+? $$ $$=(x$$ $$-? $$ $$)^2$$ $$x^2-6x+3^2=(x-3)^2$$ Diese Zahl ( quadratische Ergänzung) addierst du auf beiden Seiten der Gleichung. $$x^2-6x+3^2=-5+3^2$$ $$x^2-6x+9=4$$ Auf der linken Seite kannst du jetzt das Binom bilden. $$(x-3)^2=4$$ Ziehst du nun auf beiden Seiten die Wurzel, ist eine Fallunterscheidung notwendig. 1. Fall: $$x-3=sqrt(4)=2$$ 2. Fall: $$x-3=-sqrt(4)=-2$$ Lösung Durch Umstellen erhältst du die beiden Lösungen. Fall: $$x-3=2 rArr x_1 =5$$ 2. Fall: $$x-3=-2 rArr x_2=1$$ Lösungsmenge: $$L={5;1}$$ Probe Lösung: $$5^2-6*5+5=0 (? )$$ $$25-30+5=0$$ $$0=0$$ Lösung: $$(-1)^2-6·(-1)+5=0 (? )$$ $$1-6+5=0$$ $$0=0$$ Binomische Formel: $$a^2-2ab+b^2=(a-b)^2$$ Quadratische Ergänzung: Term $$b^2$$, der die Summe zum Binom $$(a-b)^2 $$ergänzt. Beachte! $$(sqrt(4))^2=4$$ und $$(-sqrt(4))^2=4$$ Jetzt mit Brüchen Sind die Koeffizienten in der quadratischen Gleichung Brüche, wird es etwas schwieriger. Beispiel mit Dezimalbrüchen Löse die Gleichung $$x^2+2, 4x-0, 25=0$$.
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