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.
Quadratische Ergänzung findet in der Mathematik eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. Neben dem Lösen von quadratischen Gleichungen und der Bestimmung des Scheitelpunkts, kann sie auch zur Integration einiger speziellen Terme verwendet werden. Methode #1 Wenn man sich gut Formeln merken kann, ist dieser Weg der einfachste. Man kann sich diese Gleichung auch über die allgemeine Gleichung zur Lösung einer quadratischen Gleichung herleiten: Definition Die Funktion a · x ²+ b · x + c hat ihren Scheitelpunkt S bei Beispiel Der Scheitelpunkt liegt demnach bei: Damit würde das Polynom in Scheitelpunktform so geschrieben werden: Methode #2 Die zweite Methode ist die quadratische Ergänzung. Nehmen wir als Beispiel wieder die allgemeine Form der quadratischen Funktion: 1. Zuerst muss der Leitkoeffizient aus den Termen mit x faktorisiert werden: 2. Dann erfolgt die eigentliche quadratische Ergänzung. Da es sich bei der quadratischen Ergänzung um eine Äqivalenzumformung handelt, wird die mathematische Aussage der Funktion nicht verändert.
Lösungsschritte Stelle die Gleichung um. $$x^2+2, 4x-0, 25=0$$ $$|+0, 25$$ $$x^2+2, 4x=0, 25$$ Addiere die quadratische Ergänzung. $$x^2+2, 4x+1, 44=0, 25+1, 44$$ Bilde das Binom. $$(x+1, 2)^2=1, 69$$ Ziehe auf beiden Seiten die Wurzel (mit Fallunterscheidung). Fall: $$x+1, 2=sqrt(1, 69)$$ 2. Fall: $$x+1, 2=-sqrt(1, 69)$$ Lösung 1. Lösung: $$x+1, 2=1, 3 rArr x_1=0, 1$$ 2. Lösung: $$x+1, 2=-1, 3rArrx_2=-2, 5$$ Lösungsmenge: $$L={0, 1; -2, 5}$$ Herleitung quadratische Ergänzung $$a^2+2*a*b+b^2$$$$=(a+b)^2$$ $$x^2+ 2, 4*x+1, 44$$ $$=(? +? )^2$$ Zuordnung $$a^2 =x^2 rArr a=x$$ $$( 2*a*b)/(2*a)=(2, 4*x)/(2*x) rArr b=1, 2$$ quadratische Ergänzung: $$b^2=1, 2^2=1, 44$$ Und nochmal einmal Brüche Beispiel mit gemeinen Brüchen Löse die Gleichung $$x^2+(2)/(3)x-(1)/(3)=0$$. $$x^2+(2)/(3)x-(1)/(3)=0$$ $$|+(1)/3$$ $$x^2+(2)/(3)x=(1)/(3)$$ Addiere die quadratische Ergänzung. $$x^2+(2)/(3)x=(1)/(3)$$ $$|+(1)/(9)$$ $$x^2+(2)/(3)x+(1)/(9)=(1)/(3)+(1)/(9)$$ Bilde das Binom. $$(x+(1)/(3))^2= (4)/(9)$$ Ziehe auf beiden Seiten die Wurzel (mit Fallunterscheidung).
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.
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