Ungleichung: Unterschied zwischen den Versionen
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| − | <br />{{Vorlage:Definition|1= Im Gegensatz zu einer [[Gleichung]] hat eine Ungleichung anstelle | + | <br />{{Vorlage:Definition|1= Im Gegensatz zu einer [[Gleichung]] hat eine Ungleichung anstelle des Gleichheitszeichens ($=$) eines der folgenden $4$ Ungleichheitszeichen:<br /> |
| − | $<$... (eindeutig) kleiner <br /> | + | $<$... (eindeutig/echt) kleiner <br /> |
| − | $\leq $... kleiner gleich <br /> | + | $\leq $... kleiner oder gleich <br /> |
| − | $>$... (eindeutig) größer<br /> | + | $>$... (eindeutig/echt) größer<br /> |
| − | $\geq$... größer gleich | + | $\geq$... größer oder gleich |
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* $2x+3 \geq 11$ | * $2x+3 \geq 11$ | ||
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== Angabe der Lösungsmenge == | == Angabe der Lösungsmenge == | ||
Die Lösungsmenge von Ungleichungen können wir auf drei verschiedene Arten angeben: | Die Lösungsmenge von Ungleichungen können wir auf drei verschiedene Arten angeben: | ||
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=== Graphisch am Zahlenstrahl === | === Graphisch am Zahlenstrahl === | ||
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Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung graphisch an.<br /> | Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung graphisch an.<br /> | ||
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# Gehört ein Punkt gerade noch zur Lösungsmenge, so malen wir einen vollen (geschlossenen) Punkt aus. | # Gehört ein Punkt gerade noch zur Lösungsmenge, so malen wir einen vollen (geschlossenen) Punkt aus. | ||
| − | # Gehört ein Punkt | + | # Gehört ein Punkt '''GERADE NICHT MEHR''' zur Lösungsmenge, so malen wir einen offenen Punkt. |
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* Das '''geschlossene Intervall $[a,b]$''' beinhaltet alle Zahlen zwischen den Grenzen $a$ und $b$, wobei $a$ und $b$ im Intervall liegen. | * Das '''geschlossene Intervall $[a,b]$''' beinhaltet alle Zahlen zwischen den Grenzen $a$ und $b$, wobei $a$ und $b$ im Intervall liegen. | ||
* Das '''offene Intervall $(a,b)$ bzw. $]a,b[$''' beinhaltet alle Zahlen zwischen den Grenzen $a$ und $b$, wobei $a$ und $b$ '''NICHT''' im Intervall liegen. | * Das '''offene Intervall $(a,b)$ bzw. $]a,b[$''' beinhaltet alle Zahlen zwischen den Grenzen $a$ und $b$, wobei $a$ und $b$ '''NICHT''' im Intervall liegen. | ||
| − | * Das '''halboffene Intervall $[a,b)$ bzw. $[a,b[$ oder $(a,b]$ bzw. $]a,b]$''' beinhaltet alle Zahlen zwischen den Grenzen $a$ und $b$, jeweils nur eine der beiden Grenzen im Intervall liegt. | + | * Das '''halboffene Intervall $[a,b)$ bzw. $[a,b[$ oder $(a,b]$ bzw. $]a,b]$''' beinhaltet alle Zahlen zwischen den Grenzen $a$ und $b$, wobei jeweils nur eine der beiden Grenzen im Intervall liegt. |
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=== Mengenschreibweise === | === Mengenschreibweise === | ||
Die Mengenschreibweise ist die einfachste Darstellung der Lösungsmenge, da sie nur die Grundmenge und die (vereinfachte) Ungleichung angibt, wie an folgenden Musterbeispielen leicht zu erkennen ist: | Die Mengenschreibweise ist die einfachste Darstellung der Lösungsmenge, da sie nur die Grundmenge und die (vereinfachte) Ungleichung angibt, wie an folgenden Musterbeispielen leicht zu erkennen ist: | ||
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{{Vorlage:Beispiel|1= | {{Vorlage:Beispiel|1= | ||
Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung in der Mengenschreibweise an.<br /> | Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung in der Mengenschreibweise an.<br /> | ||
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|2= | |2= | ||
a) $x<2\rightarrow$ '''Lösungsmenge''': $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x<2\}$<br /> | a) $x<2\rightarrow$ '''Lösungsmenge''': $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x<2\}$<br /> | ||
| − | in Worten: | + | in Worten: „die Lösungsmenge beinhaltet alle reellen Zahlen $x$, die kleiner als $2$ sind.“ <br /><br /> |
b) $x\geq -2.5\rightarrow$ '''Lösungsmenge''': $ \mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x\geq -2.5\} $ <br /><br /> | b) $x\geq -2.5\rightarrow$ '''Lösungsmenge''': $ \mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x\geq -2.5\} $ <br /><br /> | ||
c) $-2.5\leq x<2 \rightarrow$ '''Lösungsmenge''': $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert -2.5\leq x<2\}$<br /> | c) $-2.5\leq x<2 \rightarrow$ '''Lösungsmenge''': $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert -2.5\leq x<2\}$<br /> | ||
| − | in Worten: | + | in Worten: „die Lösungsmenge beinhaltet alle reellen Zahlen $x$, die größer gleich $-2.5$ und kleiner als $2$ sind.“ |
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== Lösung von Ungleichungen mit einer Variable == | == Lösung von Ungleichungen mit einer Variable == | ||
| − | Eine lineare Ungleichung löst man ähnlich wie eine Gleichung mithilfe von [[Äquivalenzumformung| Umformungen]]: | + | Eine lineare Ungleichung löst man ähnlich wie eine Gleichung mithilfe von [[Äquivalenzumformung| Umformungen]]: |
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[[Datei:Bsp.png|left]] | [[Datei:Bsp.png|left]] | ||
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Löse die Ungleichung $3x+1<7$ über der [[Grundmenge, Definitionsmenge, Lösungsmenge|Grundmenge]] der [[Zahlenmengen#die_reellen_Zahlen_.24.5Cmathbb.7BR.7D.24|reellen Zahlen $\mathbb{R}$]]. | Löse die Ungleichung $3x+1<7$ über der [[Grundmenge, Definitionsmenge, Lösungsmenge|Grundmenge]] der [[Zahlenmengen#die_reellen_Zahlen_.24.5Cmathbb.7BR.7D.24|reellen Zahlen $\mathbb{R}$]]. | ||
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$$3x<6 \ \ \vert :3$$ | $$3x<6 \ \ \vert :3$$ | ||
$$x<2$$ | $$x<2$$ | ||
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[[Grundmenge, Definitionsmenge, Lösungsmenge|Lösungsmenge]]: | [[Grundmenge, Definitionsmenge, Lösungsmenge|Lösungsmenge]]: | ||
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!graphisch !!Intervall !!Mengenschreibweise | !graphisch !!Intervall !!Mengenschreibweise | ||
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| − | | $$\ ( -\infty ;2)\ | + | | $$\ ( -\infty ;2)\ \hspace{1em} \text{oder} \hspace{1em} ]-\infty ;2[ $$ |
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{{Vorlage:Merke|1= Der wichtigste Unterschied beim Umformen zwischen Gleichung und Ungleichung: | {{Vorlage:Merke|1= Der wichtigste Unterschied beim Umformen zwischen Gleichung und Ungleichung: | ||
Wird eine Ungleichung mit einer '''negativen Zahl multipliziert oder dividiert''', so ändert sich die Richtung des Ungleichungszeichens!}} | Wird eine Ungleichung mit einer '''negativen Zahl multipliziert oder dividiert''', so ändert sich die Richtung des Ungleichungszeichens!}} | ||
| − | {{Vorlage:Hinweis|1= '''Beweisidee:''' | + | |
| + | {{Vorlage:Hinweis|1= '''Beweisidee:''' | ||
Nehmen wir die Ungleichung | Nehmen wir die Ungleichung | ||
$$3<5$$ | $$3<5$$ | ||
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$$3<5 \ \ \vert \cdot (-1)$$ | $$3<5 \ \ \vert \cdot (-1)$$ | ||
$$-3\ \color{red}{?} -5\ \ \ $$ | $$-3\ \color{red}{?} -5\ \ \ $$ | ||
| − | Damit die Ungleichung immer noch stimmt, muss man nun das Ungleichungszeichen ändern, weil -3 größer ist als -5 | + | Damit die Ungleichung immer noch stimmt, muss man nun das Ungleichungszeichen ändern, weil $-3$ größer ist als $-5$ |
| + | (schau dir das am Zahlenstrahl an!) | ||
$$-3>-5$$ | $$-3>-5$$ | ||
Somit hat sich das Ungleichungszeichen umgedreht! | Somit hat sich das Ungleichungszeichen umgedreht! | ||
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$$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7$$ | $$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7$$ | ||
| − | Zuerst lösen wir den Bruch auf, indem wir mit (-2) multiplizieren: | + | Zuerst lösen wir den Bruch auf, indem wir mit $(-2)$ multiplizieren: |
$$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7\ \ \ \vert \cdot (-2)$$ | $$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7\ \ \ \vert \cdot (-2)$$ | ||
$$15-3x\leq -4x+14\ \ \ \ \ \ \ $$ | $$15-3x\leq -4x+14\ \ \ \ \ \ \ $$ | ||
| − | Beachte, dass sich das Ungleichungszeichen gedreht hat | + | Beachte, dass sich das Ungleichungszeichen gedreht hat! |
| − | Nun bringen wir alle x auf eine Seite: | + | Nun bringen wir alle $x$ auf eine Seite: |
| − | $$15-3x\leq -4x+14 \ \ \ \vert +4x\ | + | $$15-3x\leq -4x+14 \ \ \ \vert +4x\ \hspace{0.5em} \vert -15$$ |
$$x\leq -1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ $$ | $$x\leq -1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ $$ | ||
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!graphisch !!Intervall !!Mengenschreibweise | !graphisch !!Intervall !!Mengenschreibweise | ||
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| − | | $$\ (-\infty ;-1]\ | + | | $$\ (-\infty ;-1]\ \hspace{1em} \text{oder} \hspace{1em} ]-\infty;1]$$ |
| − | | $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x\leq -1\}$ | + | | $$\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x\leq -1\}$$ |
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== Ungleichungssysteme mit einer Variablen == | == Ungleichungssysteme mit einer Variablen == | ||
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| + | == Übungsaufgaben == | ||
| + | ===Online-Übungen=== | ||
* [http://www.mathe-online.at/tests.html#ungl Aufgaben auf mathe-online.at] | * [http://www.mathe-online.at/tests.html#ungl Aufgaben auf mathe-online.at] | ||
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| + | ===Quiz: Ungleichungen (AG 2.4)=== | ||
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Aktuelle Version vom 2. Februar 2021, 18:33 Uhr
Inhaltsverzeichnis
|
Im Gegensatz zu einer Gleichung hat eine Ungleichung anstelle des Gleichheitszeichens ($=$) eines der folgenden $4$ Ungleichheitszeichen: $<$... (eindeutig/echt) kleiner |
Beispiele:
- $5<3$
- $2x+3 \geq 11$
Angabe der Lösungsmenge
Die Lösungsmenge von Ungleichungen können wir auf drei verschiedene Arten angeben:
Graphisch am Zahlenstrahl
Geben wir die Lösungsmenge graphisch an, so markieren wir all jene Werte, die die Ungleichung erfüllen, auf dem Zahlenstrahl.
Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung graphisch an.
a) $x<2$
b) $x\geq -2.5$
c) $-2.5\leq x<2$
| $x<2$ | $x\geq -2.5$ | $-2.5\leq x <2$ |
|---|---|---|
| Alle Zahlen kleiner als $2$ sind eine Lösung für $x$. Die Zahl zwei gehört gerade nicht mehr zur Lösung. Aus diesem Grund zeichnen wir bei $2$ einen offenen Kreis ein. | Alle Zahlen größer gleich $-2.5$ gehören zur Lösung. Da $-2.5$ zur Lösung gehört, malen wir hier einen vollen (geschlossenen) Punkt. | Die Lösungsmenge befindet sich zwischen $-2.5$ und $2$. Da $-2.5$ zur Lösung gehört, zeichnen wir hier einen geschlossenen Punkt. Dagegen gehört $2$ wegen dem $<$ nicht mehr zur Lösung, weshalb wir hier einen offenen Punkt einzeichnen. |
|
$\\ $
|
Intervallschreibweise
|
Wir unterscheiden zwischen $3$ Arten von Intervallen:
|
Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung als Intervall an.
a) $x<2$
b) $x\geq -2.5$
c) $-2.5\leq x<2$
a) $x<2\rightarrow$ Intervall: $(-\infty;2)$
in Worten: alle Zahlen zwischen $-\infty$ und $2$, wobei $2$ nicht mehr zur Lösung gehört.
b) $x\geq -2.5\rightarrow$ Intervall: $ [-2.5;\infty)$
c) $-2.5\leq x<2 \rightarrow$ Intervall: $ [-2.5;2)$
in Worten: alle Zahlen zwischen $-2.5$ und $2$, wobei die Grenze $2$ nicht zur Lösung gehört.
Mengenschreibweise
Die Mengenschreibweise ist die einfachste Darstellung der Lösungsmenge, da sie nur die Grundmenge und die (vereinfachte) Ungleichung angibt, wie an folgenden Musterbeispielen leicht zu erkennen ist:
Geben Sie die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung in der Mengenschreibweise an.
a) $x<2$
b) $x\geq -2.5$
c) $-2.5\leq x<2$
a) $x<2\rightarrow$ Lösungsmenge: $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x<2\}$
in Worten: „die Lösungsmenge beinhaltet alle reellen Zahlen $x$, die kleiner als $2$ sind.“
b) $x\geq -2.5\rightarrow$ Lösungsmenge: $ \mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x\geq -2.5\} $
c) $-2.5\leq x<2 \rightarrow$ Lösungsmenge: $\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert -2.5\leq x<2\}$
in Worten: „die Lösungsmenge beinhaltet alle reellen Zahlen $x$, die größer gleich $-2.5$ und kleiner als $2$ sind.“
Lösung von Ungleichungen mit einer Variable
Eine lineare Ungleichung löst man ähnlich wie eine Gleichung mithilfe von Umformungen:
Löse die Ungleichung $3x+1<7$ über der Grundmenge der reellen Zahlen $\mathbb{R}$.
$$3x+1<7 \ \ \vert -1$$ $$3x<6 \ \ \vert :3$$ $$x<2$$
| graphisch | Intervall | Mengenschreibweise |
|---|---|---|
| $$\ ( -\infty ;2)\ \hspace{1em} \text{oder} \hspace{1em} ]-\infty ;2[ $$ |
$$\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x<2\}$$ |
|
Der wichtigste Unterschied beim Umformen zwischen Gleichung und Ungleichung:
Wird eine Ungleichung mit einer negativen Zahl multipliziert oder dividiert, so ändert sich die Richtung des Ungleichungszeichens! |
Hinweis!
Beweisidee:
Nehmen wir die Ungleichung $$3<5$$ und multiplizieren wir links und rechts mit $(-1)$: $$3<5 \ \ \vert \cdot (-1)$$ $$-3\ \color{red}{?} -5\ \ \ $$ Damit die Ungleichung immer noch stimmt, muss man nun das Ungleichungszeichen ändern, weil $-3$ größer ist als $-5$ (schau dir das am Zahlenstrahl an!) $$-3>-5$$ Somit hat sich das Ungleichungszeichen umgedreht!
Bestimme die Lösungsmenge der Ungleichung
$$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7$$ über der Grundmenge der reellen Zahlen $\mathbb{R}$.
$$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7$$ Zuerst lösen wir den Bruch auf, indem wir mit $(-2)$ multiplizieren: $$\frac{15-3x}{-2}\geq 2x-7\ \ \ \vert \cdot (-2)$$ $$15-3x\leq -4x+14\ \ \ \ \ \ \ $$ Beachte, dass sich das Ungleichungszeichen gedreht hat!
Nun bringen wir alle $x$ auf eine Seite: $$15-3x\leq -4x+14 \ \ \ \vert +4x\ \hspace{0.5em} \vert -15$$ $$x\leq -1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ $$
| graphisch | Intervall | Mengenschreibweise |
|---|---|---|
| $$\ (-\infty ;-1]\ \hspace{1em} \text{oder} \hspace{1em} ]-\infty;1]$$ | $$\mathbb{L}=\{x\in \mathbb{R}\vert x\leq -1\}$$ |
Fallunterscheidung bei Multiplikation mit $x$
folgt in Kürze
Ungleichungssysteme mit einer Variablen
folgt in Kürze
Übungsaufgaben
Online-Übungen
Quiz: Ungleichungen (AG 2.4)
