Löseverfahren mithilfe der quadratischen Ergänzung

Mithilfe der quadratischen Ergänzung lassen sich Nullstellen bei einer quadratischen Gleichung ermitteln. Dabei wird die quadratische Gleichung so umgeformt, dass diese Gleichung mithilfe einer binomischen Formel wiedergegeben werden kann.

Warum ist eine quadratische Gleichung so wichtig?

Einige Lösungen zu naturwissenschaftlichen Fragestellungen lassen sich nur über die quadratische Gleichung lösen. Beispielsweise die Berechnung der H3O+-Konzentration einer starken Säure in hoher Verdünnung (wässrige Lösung).

Quadratische Ergänzung

Bei der quadratischen Ergänzung wird eine quadratische Gleichung so umgeformt, dass eine Gleichung entsteht, auf die die erste oder zweite binomische Formel angewendet werden kann. Nachfolgend soll das Verfahren der quadratischen Ergänzung vorgestellt werden (dazu ist es aber notwendig, dass man die 1. und 2. Binomische Formel kennt):

  • Falls die Gleichung vor dem x² ein Faktor steht, muss dieser Faktor ausgeklammert werden, z.B. aus 2x²  +  4x   + 20 wird 2(x² + 2x + 10).
  • Anschließend muss entschieden werden, welche Binomische Formel verwendet werden muss, (a + b)² = a² + 2ab + b² oder (a – b)² = a² -2ab + b². Dazu wird das Vorzeichen vor dem “x”-Glied betrachtet, ist dort ein Minus, muss die 2. Binomische Formel verwendet werden.
  • Nun wird die gegebene Gleichung in eine Binomische Formel umgewandelt.

Beispiel:

 


Löseverfahren mithilfe der quadratischen Ergänzung – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter dem “Löseverfahren mithilfe der quadratischen Ergänzung”?

Unter dem “Löseverfahren mithilfe der quadratischen Ergänzung” versteht man eine Methode zur Lösung quadratischer Gleichungen. Mit dieser Methode ist es möglich, quadratische Gleichungen in die Normalform umzuwandeln, die mit der binomischen Formel gelöst werden kann.

2. Welche Schritte sind bei der quadratischen Ergänzung zu befolgen?

Bei der quadratischen Ergänzung sollten folgende Schritte befolgt werden: (1) Gleichung in die Form ax² + bx = c umstellen, (2) Quadratischen Ausdruck durch Teilen der Gleichung mit a vervollständigen, (3) Ausdruck x² + px ergänzen, (4) Gleichung durch Wurzelziehen lösen.

3. Was ist eine quadratische Gleichung?

Eine quadratische Gleichung ist eine Gleichung der Form ax² + bx + c = 0, wobei a, b und c reelle Zahlen sind und a ungleich Null ist.

4. Erläutern Sie die Nutzung der binomischen Formel im Kontext der quadratischen Ergänzung.

Die Nutzung der binomischen Formel im Kontext der quadratischen Ergänzung ermöglicht es, die Gleichung in eine Form umzuwandeln, die direkt gelöst werden kann.

5. Was ist das Ergebnis der quadratischen Ergänzung für die Gleichung x² – 6x +9 = 0?

Das Ergebnis der quadratischen Ergänzung für die Gleichung x² – 6x +9 = 0 ist x = 3, da es sich um die quadratische Ergänzung des quadratischen Binoms (x-3)² handelt.

6. Welche Vorteile bietet die quadratische Ergänzung?

Die quadratische Ergänzung bietet den Vorteil, dass sie eine Methode zur Lösung aller quadratischen Gleichungen liefert, unabhängig davon, ob deren Lösungen reelle oder komplexe Zahlen sind.

7. Kann man die quadratische Ergänzung auch für Gleichungen höheren Grades anwenden?

Die quadratische Ergänzung kann nur für quadratische Gleichungen angewendet werden, nicht für Gleichungen höheren Grades.

8. Wie lässt sich die quadratische Ergänzung auf die Formel x² – 8x + 7 = 0 anwenden?

Die quadratische Ergänzung auf die Formel x² – 8x + 7 = 0 führt zur Formulierung der Gleichung (x – 4)² = 9. Somit ergeben sich die beiden Lösungen x = -5 und x = 3 für die ursprüngliche Gleichung.

9. Was ist eine Normalform?

Eine Normalform ist eine Vereinfachung einer Gleichung oder Formel, die es ermöglicht, sie leichter zu bearbeiten oder zu lösen. Im Kontext von quadratischen Gleichungen ist die Normalform die Form x² = p.

10. Was bedeutet “Wurzelziehen” im Kontext der quadratischen Ergänzung?

“Wurzelziehen” bedeutet in diesem Kontext, die Quadratwurzel auf beiden Seiten der Gleichung zu berechnen, um die ursprüngliche Variable x zu isolieren und so die Gleichung zu lösen.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 23. November 2024