Quadratische Funktionen 2 - quadratische Ergänzung: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 9. Dezember 2020, 12:35 Uhr

Aufgabe

Durch quadratische Ergänzung bringst du einen Term $a x^2 + bx + c$ auf die Form $a (x - d)^2 + e$ .

In dem Video wird erklärt wie man es macht.

Merke

Klammere a aus: $a x^2 + bx + c = a (x^2 + \frac{b}{a} x + \frac{c}{a})$
Ergänze in der Klammer $x^2 + \frac{b}{a} x$ mittels der binomischen Formeln zu einem Quadrat, also $x^2 + \frac{b}{a} x = x^2 + \frac{2b}{2a} x = x^2 + \frac{2b}{2a} x + (\frac{b}{2a})^2 - (\frac{b}{2a})^2 = [x + (\frac{b}{2a})]^2 - (\frac{b}{2a})^2$
Du hast also nun $a x^2 + bx + c = a [(x + (\frac{b}{2a}))^2 - (\frac{b}{2a})^2 + \frac{c}{a}]$
Multipliziere die eckige Klammer aus und du erhältst: $a [(x + (\frac{b}{2a}))^2 - (\frac{b}{2a})^2 + \frac{c}{a}] = a (x + (\frac{b}{2a}))^2 - \frac{b^2}{4a} + c$

Mit diesen 4 Schritten kannst du den Term $a x^2 + bx + c$ auf die Form $a (x - d)^2 + e$ bringen. Dabei ist $d = -\frac{b}{2a}$ und $e = c - \frac{b^2}{4a}$

Beispiele:

1. Ergänze $x^2+6x$ quadratisch.
Schaue dir den Koeffizienten von x an: 6
In der 1. binomischen Formel $x^2+2xa+a^2=(x+a)^2$ ist beim mittleren Glied $2ax$ bei $x$ der Koeffizient 2. Also zerlege 6 in ein Produkt mit Faktor 2, also $6 = 2\cdot 3$ .
$x^2+6x=x^2+2\cdot 3x$
Ergänze nun mit der binomischen Formel $x^2+2xa+a^2=(x+a)^2$ zu einem Quadrat, also $x^2+2\cdot 3 x +9=(x+3)^2$ .
Nun kann man nicht einfach $9$ addieren, also subtrahiert man gleich wieder $9$ .
$f(x)=x^2+2\cdot 3x=x^2+2\cdot 3x + 9 - 9=(x+3)^2-9$

2. Ergänze $x^2+6x+5$ quadratisch.
Schaue dir wieder den Koeffizienten von x an: 6
In der 1. binomischen Formel $x^2+2xa+a^2=(x+a)^2$ ist beim mittleren Glied $2ax$ bei $x$ der Koeffizient 2. Also zerlege 6 in ein Produkt mit Faktor 2, also $6 = 2\cdot 3$ .
$x^2+6x+5=x^2+2\cdot 3x +5$
Ergänze nun mit der binomischen Formel $x^2+2xa+a^2=(x+a)^2$ zu einem Quadrat, also $x^2+2\cdot 3 x +9=(x+3)^2$ .
Nun kann man nicht einfach $9$ addieren, also subtrahiert man gleich wieder $9$ .
$x^2+2\cdot 3x+5=x^2+2\cdot 3x + 9 - 9+5=(x+3)^2-9+5=(x+3)^2-4$

3. Ergänze $x^2-6x+5$ quadratisch
Schaue dir wieder den Koeffizienten von x an: 6
Nun steht vor dem mittleren Glied ein Minuszeichen. Daher verwende die 2. binomische Formel.
In der 2. binomischen Formel $x^2-2xa+a^2=(x-a)^2$ ist beim mittleren Glied $2ax$ bei $x$ der Koeffizient 2. Also zerlege 6 in ein Produkt mit Faktor 2, also $6 = 2\cdot 3$ .
$x^2-6x+5=x^2+2\cdot 3x+5$
Ergänze nun mit der binomischen Formel $x^2-2xa+a^2=(x-a)^2$ zu einem Quadrat, also $x^2-2\cdot 3 x +9=(x-3)^2$ .
Nun kann man nicht einfach $9$ addieren, also subtrahiert man gleich wieder $9$ .
$x^2-2\cdot 3x+5=x^2-2\cdot 3x + 9 - 9+5=(x-3)^2-9+5=(x-3)^2-4$

4. Ergänze $2x^2-12x+10$ quadratisch.
Damit du das bisherige Verfahren anwenden kannst, klammere zuerst den Koeffizienten von $x^2$ aus.
$2x^2-12x+10=2(x^2-6x+5)$
In der Klammer steht nun der gleiche Term wie im Beispiel 3.
Gehe nun für den Klammerterm genauso vor wie in Beispiel 3, lass die $2$ aber vor der Klammer stehen. Also ergibt sich:
$2x^2-12x+10=2(x^2-6x+5)=2(x^2-2\cdot 3x + 5)=2(x^2+2\cdot 3x + 9 - 9 + 5)=2[(x-3)^2-9+5]=2[(x-3)^2-4]$
Löse nun die eckige Klammer auf
$2x^2-12x+10=2[(x-3)^2-4]=2(x-3)^2-8$

5. Ergänze $2x^2-10x-8$ quadratisch.
Gehe hier genauso wie im 4. Beispiel vor. Klammere zuerst den Koeffizienten von $x^2$ aus. $2x^2-10x-8=2(x^2-5x-4)$
Gehe nun für den Klammerterm genauso vor wie in Beispiel 3, lass die $2$ aber vor der Klammer stehen. Also ergibt sich:
$2x^2-10x-8=2(x^2-5x-4)=2(x^2-2\cdot 2,5x -4)=2(x^2+2\cdot 2,5x + 6,25 - 6,25 - 4)=2[(x-2,5)^2-6,25-4]=2[(x-2,5)^2-10,25]$
Löse nun die eckige Klammer auf
$2x^2-10x-8=2[(x-2,5)^2-10.25]=2(x-2,5)^2-20,5$

Auf dieser Seite ist das Verfahren der quadratischen Ergänzung auch nochmals erklärt. und auf dieser Seite findest du Aufgaben.

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-Durch quadratische Ergänzung bringst du einen Term <math> a x^2 + bx + c</math> auf die Form <math>a (x - d)^2 + e</math>.
+{{Aufgabe|Durch quadratische Ergänzung bringst du einen Term <math> a x^2 + bx + c</math> auf die Form <math>a (x - d)^2 + e</math>.
+<br>
-{{Aufgabe|Wie du das machst wird dir [http://home.fonline.de/fo0126//algebra/alg4.htm hier] erklärt.}}
+In dem Video wird erklärt wie man es macht. {{#ev:youtube |cDDxjzM0OX0|350}}  }}
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 # Klammere a aus: <math> a x^2 + bx + c = a (x^2 + \frac{b}{a} x + \frac{c}{a})</math>
-# Ergänze <math> (x^2 + \frac{b}{a} x </math> mittels der binomischen Formeln zu einem Quadrat, also <math> (x^2 + \frac{b}{a} x = x^2 + \frac{2b}{2a} x = x^2 + \frac{2b}{2a} x + (\frac{2b}{a})^2 - (\frac{2b}{a})^2 = [x + (\frac{2b}{a})]^2 - (\frac{2b}{a})^2</math>
+# Ergänze in der Klammer <math> x^2 + \frac{b}{a} x </math> mittels der binomischen Formeln zu einem Quadrat, also <math> x^2 + \frac{b}{a} x = x^2 + \frac{2b}{2a} x = x^2 + \frac{2b}{2a} x + (\frac{b}{2a})^2 - (\frac{b}{2a})^2 = [x + (\frac{b}{2a})]^2 - (\frac{b}{2a})^2</math>
-# Du hast also nun <math> a x^2 + bx + c = a [(x + (\frac{2b}{a}))^2 - (\frac{2b}{a})^2 + \frac{c}{a}] </math>
+# Du hast also nun <math> a x^2 + bx + c = a [(x + (\frac{b}{2a}))^2 - (\frac{b}{2a})^2 + \frac{c}{a}] </math>
-# Multipliziere die eckige Klammer aus und du erhältst: <math> a [(x + (\frac{2b}{a}))^2 - (\frac{2b}{a})^2 + \frac{c}{a}] = a (x + (\frac{2b}{a}))^2 - \frac{4b^2}{a} + c]</math>
+# Multipliziere die eckige Klammer aus und du erhältst: <math> a [(x + (\frac{b}{2a}))^2 - (\frac{b}{2a})^2 + \frac{c}{a}] = a (x + (\frac{b}{2a}))^2 - \frac{b^2}{4a} + c</math>
-Mit diesen 4 Schritten kannst du den Term <math> a x^2 + bx + c</math> auf die Form <math>a (x - d)^2 + e</math> bringen. Dabei ist <math> d = (\frac{2b}{a}))^2</math> und <math>e = c - \frac{4b^2}{a}</math>
+Mit diesen 4 Schritten kannst du den Term <math> a x^2 + bx + c</math> auf die Form <math>a (x - d)^2 + e</math> bringen. Dabei ist <math> d = -\frac{b}{2a}</math> und <math>e = c - \frac{b^2}{4a}</math>
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+Beispiele:
+. Ergänze <math>x^2+6x</math> quadratisch.<br>
+Schaue dir den Koeffizienten von x an: <span style="color:#C11111">&nbsp;6</span><br>
+In der 1. binomischen Formel <math>x^2+2xa+a^2=(x+a)^2</math> ist beim mittleren Glied <math>2ax</math> bei <math>x</math> der Koeffizient 2. Also zerlege 6 in ein Produkt mit Faktor 2, also <math>6 = 2\cdot 3</math>.<br>
+<math>x^2+6x=x^2+2\cdot 3x</math><br>
+Ergänze nun mit der binomischen Formel <math>x^2+2xa+a^2=(x+a)^2</math> zu einem Quadrat, also <math>x^2+2\cdot 3 x +9=(x+3)^2</math>. <br>
+Nun kann man nicht einfach <math>9</math> addieren, also subtrahiert man gleich wieder <math>9</math>.<br>
+<math>f(x)=x^2+2\cdot 3x=x^2+2\cdot 3x + 9 - 9=(x+3)^2-9</math>
+. Ergänze <math>x^2+6x+5</math> quadratisch.<br>
+Schaue dir wieder den Koeffizienten von x an: <span style="color:#C11111">&nbsp;6</span><br>
+In der 1. binomischen Formel <math>x^2+2xa+a^2=(x+a)^2</math> ist beim mittleren Glied <math>2ax</math> bei <math>x</math> der Koeffizient 2. Also zerlege 6 in ein Produkt mit Faktor 2, also <math>6 = 2\cdot 3</math>.<br>
+<math>x^2+6x+5=x^2+2\cdot 3x +5</math><br>
+Ergänze nun mit der binomischen Formel <math>x^2+2xa+a^2=(x+a)^2</math> zu einem Quadrat, also <math>x^2+2\cdot 3 x +9=(x+3)^2</math>. <br>
+Nun kann man nicht einfach <math>9</math> addieren, also subtrahiert man gleich wieder <math>9</math>.<br>
+<math>x^2+2\cdot 3x+5=x^2+2\cdot 3x + 9 - 9+5=(x+3)^2-9+5=(x+3)^2-4</math>
+. Ergänze <math>x^2-6x+5</math> quadratisch <br>
+Schaue dir wieder den Koeffizienten von x an: <span style="color:#C11111">&nbsp;6</span><br>
+Nun steht vor dem mittleren Glied ein Minuszeichen. Daher verwende die 2. binomische Formel.<br>
+In der 2. binomischen Formel <math>x^2-2xa+a^2=(x-a)^2</math> ist beim mittleren Glied <math>2ax</math> bei <math>x</math> der Koeffizient 2. Also zerlege 6 in ein Produkt mit Faktor 2, also <math>6 = 2\cdot 3</math>.<br>
+<math>x^2-6x+5=x^2+2\cdot 3x+5</math><br>
+Ergänze nun mit der binomischen Formel <math>x^2-2xa+a^2=(x-a)^2</math> zu einem Quadrat, also <math>x^2-2\cdot 3 x +9=(x-3)^2</math>. <br>
+Nun kann man nicht einfach <math>9</math> addieren, also subtrahiert man gleich wieder <math>9</math>.<br>
+<math>x^2-2\cdot 3x+5=x^2-2\cdot 3x + 9 - 9+5=(x-3)^2-9+5=(x-3)^2-4</math>
+. Ergänze <math>2x^2-12x+10</math> quadratisch.<br>
+Damit du das bisherige Verfahren anwenden kannst, klammere zuerst den Koeffizienten von <math>x^2</math> aus.<br>
+<math>2x^2-12x+10=2(x^2-6x+5)</math><br>
+In der Klammer steht nun der gleiche Term wie im Beispiel 3.<br> Gehe nun für den Klammerterm genauso vor wie in Beispiel 3, lass die <math>2</math> aber vor der Klammer stehen. Also ergibt sich:<br>
+<math>2x^2-12x+10=2(x^2-6x+5)=2(x^2-2\cdot 3x + 5)=2(x^2+2\cdot 3x + 9 - 9 + 5)=2[(x-3)^2-9+5]=2[(x-3)^2-4]</math><br>
+Löse nun die eckige Klammer auf <br>
+<math>2x^2-12x+10=2[(x-3)^2-4]=2(x-3)^2-8</math>
+. Ergänze <math>2x^2-10x-8</math> quadratisch.<br>
+Gehe hier genauso wie im 4. Beispiel vor. Klammere zuerst den Koeffizienten von <math>x^2</math> aus.
+<math>2x^2-10x-8=2(x^2-5x-4)</math><br>
+Gehe nun für den Klammerterm genauso vor wie in Beispiel 3, lass die <math>2</math> aber vor der Klammer stehen. Also ergibt sich:<br>
+<math>2x^2-10x-8=2(x^2-5x-4)=2(x^2-2\cdot 2,5x -4)=2(x^2+2\cdot 2,5x + 6,25 - 6,25 - 4)=2[(x-2,5)^2-6,25-4]=2[(x-2,5)^2-10,25]</math><br>
+Löse nun die eckige Klammer auf <br>
+<math>2x^2-10x-8=2[(x-2,5)^2-10.25]=2(x-2,5)^2-20,5</math>
+Auf [https://www.mathebibel.de/quadratische-ergaenzung dieser Seite] ist das Verfahren der quadratischen Ergänzung auch nochmals erklärt. und auf dieser [http://www.willimann.org/A3110-Quadratische%20Funktionen%20-%20Uebung%202.pdf Seite] findest du Aufgaben.
-Auf dieser [http://www.willimann.org/A3110-Quadratische%20Funktionen%20-%20Uebung%202.pdf Seite] findest du Aufgaben und die [http://www.willimann.org/A3110-Quadratische%20Funktionen%20-%20Uebung%202.pdf Lösungen] dazu.
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