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Jeder Schüler kommte nicht drumherum die Lösungsformel für die Quadratische Gleichung auswendig zu lernen, so dass diese wie aus dem Effeff aufgesagt werden kann. Aus diesem Grund wird die Lösungformel auch gern als Mitternachtsformel bezeichnet. Jeder der um Mitternacht geweckt wird, sollte die Formel herunterrattern können. Quadratische Gleichungen > Die allgemeine Lsungsformel. An dieser Stelle soll es um die Herleitung der Lösungsformel für die Normalform der Quadratischen Gleichung gehen, also: x 1, 2 = - p 2 ± p 2 4 - q Normalform der Quadratischen Gleichung Die folgende Gleichung stellt die Normalform der quadratischen Gleichung dar: 0 = x 2 + p x + q Die allgemeine Form der quadratischen Gleichung sieht folgendermaßen aus. Durch Division der Gleichung mit a kann die Normalform gewonnen werden. 0 = a x 2 + b x + c Binomische Formeln Als kleine Erinnerung, sind nachfolgend die binomischen Formeln noch einmal aufgelistet. Der Trick in der Nachfolgenden Herleitung der quadratischen Lösungsformel besteht nämlich in einer geschickten Rückführung auf eine binomische Gleichung.
Schritt: Bestimmung von p und q p = +1 q = - 20 2. Schritt: Anwendung der pq-Formel 3. Große quadratische formel. Schritt: Lösungsmenge bestimmen x 1 = - 0, 5 - 4, 5 = - 5 x 2 = - 0, 5 + 4, 5 = + 4 L = { -5; +4} Probe: Wir setzen für x 1 = - 5 und für x 2 = + 4 ein! (x - x 1) • (x - x 2) = 0 (x - (- 5)) • (x - (+ 4)) = 0 (x + 5) • (x - 4) = 0 x² + 5x - 4x - 20 = 0 x² + x - 20 = 0 PDF-Blätter zum Ausdrucken: pq-Formel Merkblatt pq-Formel Übungsblatt pq-Formel Aufgabenblatt pq-Formel Beispiel Übungsblatt
Wenn man sich die kleine Lösungsformel nicht merken will, genügt die große völlig. Auch kann man grundsätzlich nur mit der kleinen und ohne die große Lösungsformel auskommen, muss dafür jedoch manchmal etwas kompliziertere Rechenwege in Kauf nehmen. Schauen wir uns das letzte Beispiel noch einmal an, diesmal mit der großen Lösungsformel gerechnet: Beispiel: In der Gleichung \( x^2 + 3x - 4 = 0\) sind \(a=1\), \(b=3\) und \(c=-4\). Große Formel Gleichung quadratisch | Mathelounge. Dann ist unsere Diskriminante nach der großen Formel \(D = b^2-4ac = 3^2-4\cdot 1\cdot (-4) = 9-(-16) = 25\). Das ist positiv; wir haben also die beiden Lösungen \(x_{1, 2} = \frac{-b \pm\sqrt{D}}{2a} = \frac{-3 \pm \sqrt{25}}{2 \cdot 1}= \frac{-3 \pm 5}{2} \) oder \(x_1 = \frac{-3-5}{2} = -\frac82 = -4\) und \(x_2 = \frac{-3+5}{2} = \frac22 = 1\). Das ist das selbe Ergebnis, war aber einfacher zu rechnen. Abgesehen von der Division ganz am Schluss, kamen wir diesmal ohne Bruchrechnungen aus.
Neben der kleinen Lösungsformel gibt es auch noch die große Lösungsformel, die wir direkt für die ursprünglichen Koeffizienten der quadratischen Gleichung \[ax^2 + bx + c = 0 \] verwenden können. Wozu brauchen wir die große Lösungsformel, wenn die kleine schon so wunderbar funktioniert? Schauen wir uns dazu das folgende Beispiel an: Beispiel: Wir betrachten die Gleichung \( x^2 + 3x - 4 = 0\). Hier sind \(p=3\) und \(q=-4\); außerdem berechnen wir \(\frac{p}{2} = \frac32\). Dann ist die Diskriminante \(D = \left(\frac{p}{2}\right)^2 -q = \left(\frac32\right)^2 -(-4) = \frac94 +4 = \frac94 + \frac{16}{4} = \frac{25}{4}\). Das ist positiv; wir haben also die beiden Lösungen \(x_{1, 2} = -\frac{p}{2} \pm\sqrt{D} = -\frac{3}{2} \pm\sqrt{\frac{25}{4}} = -\frac{3}{2} \pm\frac{5}{2} \) also \(x_1 = -\frac{3}{2} -\frac{5}{2} = -\frac82 = -4\) und \(x_2 = -\frac{3}{2} +\frac{5}{2} = \frac22 = 1\). Bereits hier mussten wir relativ viel mit Brüchen arbeiten, obwohl die Lösungen selbst ganzzahlig waren.