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Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-16T22:52:48Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Die 24 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 und 24. Die 36 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 und 36. Die größte in beiden Teilermengen vorkommende Zahl ist die 12. Also ist 12 der größte gemeinsame Teiler (ggT) von 24 und 36.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 24 und 36|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird als Faktor vor die Klammer gesetzt (ausgeklammert). Die verbleibenden Summanden in der Klammer sind jeweils das Ergebnis des Teilens durch den ggT.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Hier kann man die Variable x ausklammern.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Hier kann man 5a ausklammern.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Hier kann man 8x ausklammern.|2=Tipp zu e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Hier kann man 2ax ausklammern.|2=Tipp zu f)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Führe eine unbekannte Variable x für ein Alter ein.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von dem Alter x durch geeignete Terme die anderen Altersangaben (z.B. bedeutet 5 Jahre älter x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Merve schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie ihre Mitspielerin Lena. Marie erzielte 5 Tore weniger als Merve. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jede einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einer Spielerin die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal, von welcher Spielerin man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Merve

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Merve: 14 Tore

Lena: 7 Tore

Marie: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die quadratischen Gleichungen von a), b) und c). Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest. In d) geht es um einen Beweis einer wichtigen Aussage zum Zusammenhang zwischen den Lösungen einer quadratischen Gleichung und ihren Koeffizienten p und q.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt: Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen. Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-16T22:46:15Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Die 24 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 und 24. Die 36 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 und 36. Die größte in beiden Teilermengen vorkommende Zahl ist die 12. Also ist 12 der größte gemeinsame Teiler (ggT) von 24 und 36.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 24 und 36|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird als Faktor vor die Klammer gesetzt (ausgeklammert). Die verbleibenden Summanden in der Klammer sind jeweils das Ergebnis des Teilens durch den ggT.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist hier die Variable x, denn jeder Summand ist offensichtlich durch x teilbar.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 5a.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 8x.|2=Tipp zu e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 2ax.|2=Tipp zu f)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Führe eine unbekannte Variable x für ein Alter ein.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von dem Alter x durch geeignete Terme die anderen Altersangaben (z.B. bedeutet 5 Jahre älter x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Merve schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie ihre Mitspielerin Lena. Marie erzielte 5 Tore weniger als Merve. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jede einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einer Spielerin die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal, von welcher Spielerin man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Merve

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Merve: 14 Tore

Lena: 7 Tore

Marie: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die quadratischen Gleichungen von a), b) und c). Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest. In d) geht es um einen Beweis einer wichtigen Aussage zum Zusammenhang zwischen den Lösungen einer quadratischen Gleichung und ihren Koeffizienten p und q.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt: Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen. Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-16T22:30:25Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Die 24 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 und 24. Die 36 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 und 36. Die größte in beiden Teilermengen vorkommende Zahl ist die 12. Also ist 12 der größte gemeinsame Teiler (ggT) von 24 und 36.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 24 und 36|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird als Faktor vor die Klammer gesetzt (ausgeklammert). Die verbleibenden Summanden in der Klammer sind jeweils das Ergebnis des Teilens durch den ggT.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist hier die Variable x, denn jeder Summand ist offensichtlich durch x teilbar.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 5a.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 8x.|2=Tipp zu e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 2ax.|2=Tipp zu f)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Führe eine unbekannte Variable x für ein Alter ein.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von dem Alter x durch geeignete Terme die anderen Altersangaben (z.B. bedeutet 5 Jahre älter x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Merve schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie ihre Mitspielerin Lena. Marie erzielte 5 Tore weniger als Merve. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jede einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einer Spielerin die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal, von welcher Spielerin man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Merve

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Merve: 14 Tore

Lena: 7 Tore

Marie: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-16T22:09:25Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Die 24 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 und 24. Die 36 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 und 36. Die größte in beiden Teilermengen vorkommende Zahl ist die 12. Also ist 12 der größte gemeinsame Teiler (ggT) von 24 und 36.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 24 und 36|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird als Faktor vor die Klammer gesetzt (ausgeklammert). Die verbleibenden Summanden in der Klammer sind jeweils das Ergebnis des Teilens durch den ggT.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist hier die Variable x, denn jeder Summand ist offensichtlich durch x teilbar.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 5a.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 8x.|2=Tipp zu e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 2ax.|2=Tipp zu f)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Führe eine unbekannte Variable x für ein Alter ein.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von dem Alter x durch geeignete Terme die anderen Altersangaben (z.B. bedeutet 5 Jahre älter x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Merve schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie ihre Mitspielerin Lena. Marie erzielte 5 Tore weniger als Merve. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jede einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einer Spielerin die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal, von welcher Spielerin man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Merve

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Merve: 14 Tore

Lena: 7 Tore

Marie: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-16T21:57:33Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Die 24 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 und 24. Die 36 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 und 36. Die größte in beiden Teilermengen vorkommende Zahl ist die 12. Also ist 12 der größte gemeinsame Teiler (ggT) von 24 und 36.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 24 und 36|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird als Faktor vor die Klammer gesetzt (ausgeklammert). Die verbleibenden Summanden in der Klammer sind jeweils das Ergebnis des Teilens durch den ggT.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 9.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Der ggT ist 7x.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Führe eine unbekannte Variable x für ein Alter ein.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von dem Alter x durch geeignete Terme die anderen Altersangaben (z.B. bedeutet 5 Jahre älter x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Merve schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie ihre Mitspielerin Lena. Marie erzielte 5 Tore weniger als Merve. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jede einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einer Spielerin die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal, von welcher Spielerin man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Merve

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Merve: 14 Tore

Lena: 7 Tore

Marie: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T16:49:04Z

Alexander WWU-4: /* Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Führe eine unbekannte Variable x für ein Alter ein.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von dem Alter x durch geeignete Terme die anderen Altersangaben (z.B. bedeutet 5 Jahre älter x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Merve schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie ihre Mitspielerin Lena. Marie erzielte 5 Tore weniger als Merve. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jede einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einer Spielerin die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal, von welcher Spielerin man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Merve

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Merve: 14 Tore

Lena: 7 Tore

Marie: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T16:36:19Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen! Kommst Du mit den Termen als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T16:34:18Z

Alexander WWU-4: /* Wiederholung: Terme und Gleichungen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die Inhalte der folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6).</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme zu vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier sind einige Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variablen, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

Einige Menschen fragen sich: "Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Das kommt im Alltag oft vor, z.B. wenn es um (dein) Geld geht. Vielleicht kannst du es auch gebrauchen, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T16:23:45Z

Alexander WWU-4: /* Lineare Gleichungssysteme lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es mehrere Verfahren. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren (Additionsverfahren und Einsetzungsverfahren) gelöst werden.

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst.
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit diese Unbekannte wegfällt.
# Berechne die Unbekannten.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Löse eine Gleichung nach einer Variablen auf.
# Setze den Term für diese Variable in die andere Gleichung ein.
# Löse die Gleichung nach der in ihr vorkommenden Variablen auf.
# Setze die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 ein und berechne die andere Variable.

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft bzw. Collegeblock:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II.

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II.

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein.

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T16:09:39Z

Alexander WWU-4: /* Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Auf der rechten Seite der einen Gleichung sollte 18 stehen, auf der rechten Seite der anderen 84.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte besitzen zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte besitzen zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a besitzt und Person B das Vermögen b besitzt und die Person A 10€ mehr besitzt als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T15:50:16Z

Alexander WWU-4: /* Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Die erste und die zweite besitzen
zusammen 20 Denare (römische Währung) mehr als die dritte Person. Die erste und die dritte haben zusammen 40 Denare mehr als die zweite Person. Die zweite und die dritte haben zusammen 30
Denare mehr als die erste Person. Wie viel besitzt jede der drei Personen? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A das Vermögen a hat und Person B das Vermögen b hat und die Person A 10€ mehr hat als Person B, kannst Du schreiben: a - b = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Die erste Person hat 30, die zweite 25 und die dritte 35 Denare.'''|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T15:30:26Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsame Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T15:20:59Z

Alexander WWU-4: /* Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter, sein Vater und seine Mutter sind zusammen 100 Jahre alt. Peters Vater ist dreimal so alt wie er und Peters Mutter ist 5 Jahre jünger als Peters Vater. Wie alt ist Peter, wie alt ist sein Vater und wie alt ist seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

Peters Alter: 15

Alter von Peters Mutter: 40

Alter von Peters Vater: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T15:10:09Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T15:08:34Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen. Wer kommt als Erste*r ins Ziel?|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T15:05:55Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf denselben Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, gilt für Addition) und sortiere nach den Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und anschließend das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Terme mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse zusammen.

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (Vertauschungsgesetz, es gilt für die Addition) und sortiere nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Additionen umschreiben und dann das Kommutativgesetz anwenden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:57:23Z

Alexander WWU-4: /* Wiederholung: Bruchrechnung */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' ('''gleichnamige Brüche''') werden addiert, indem man ihre Zähler addiert und den gemeinsamen Nenner beibehält.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche oder nicht gleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf denselben Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:52:15Z

Alexander WWU-4: /* Wiederholung: Bruchrechnung */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man regelmäßig auf Brüche. Falls Du Dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir die folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleichnamige Brüche''':

Ungleichnamige Brüche sind Brüche, die unterschiedliche Nenner haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu muss mindestens einer der Brüche gekürzt oder erweitert werden. Oftmals müssen beide Brüche erweitert werden. Der neue, gemeinsame Nenner ist das kleinste gemeinsame Vielfache der alten Nenner. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:44:13Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:29:31Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdot x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:27:50Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>.|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math> L=\{3;8\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math> L=\{-8;1\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math> L=\{8;12\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math> L=\{-45;-3\} </math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math> L=\{-108;1\} </math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math> L=\{-4;-2\} </math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math> L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\} </math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math> L=\{4;5\} </math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math> L=\{-8;2\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math> als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math> L=\{-1\frac{2}{3};3\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math> L=\{-9;14\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math> L=\{-1;7\} </math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math> L=\{-11;3\} </math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math> L=\{-9;1\} </math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math> L=\{-4;5\} </math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math> L=\{-2,5;5\} </math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math> L=\{5;\frac{1}{3}\} </math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math> L=\{-1;2\} </math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-x\cdot x_2-x_1\cdot x+x_1\cdots x_2=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:12:09Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math>L=\{-8;2\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math>L=\{-9;14\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Lösung von d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math>L=\{-2,5;5\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math>L=\{-1;2\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T14:06:21Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit e) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math>L=\{-8;2\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math>L=\{-9;14\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math>L=\{-2,5;5\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math>L=\{-1;2\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T13:47:01Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel zunächst die quadratischen Gleichungen a) bis d).

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math>L=\{-8;2\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math>L=\{-9;14\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math>L=\{-2,5;5\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math>L=\{-1;2\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T13:45:10Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>

<math>L=\{-8;2\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>

<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>

<math>L=\{-9;14\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math>L=\{-2,5;5\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math>L=\{-1;2\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T13:34:08Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wenn <math>x_1</math> und <math>x_2</math> die Lösungen der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> sind, haben wir die zugehörigen Linearfaktoren <math>x-x_1</math> und <math>x-x_2</math>, d.h. <math>x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> (vgl. Nullproduktregel und Aufgabe 15). Der Trick ist also, <math>(x-x_1)\cdot(x-x_2)</math> auszumultiplizieren und einen Koeffizientenvergleich zu machen, um die Formeln für p und q aus dem Satz von Vieta zu erhalten.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math>L=\{-2,5;5\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math>L=\{-1;2\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T13:17:59Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Der Satz von Vieta besagt:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.

Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=|2=Tipp zu d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

<math>L=\{-2,5;5\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

<math>L=\{-1;2\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-13T11:55:46Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>

<math>L=\{3;8\}</math>
|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>

<math>L=\{-8;1\}</math>
|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>

<math>L=\{8;12\}</math>
|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>

<math>L=\{-45;-3\}</math>
|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>

<math>L=\{-108;1\}</math>
|2=Lösung von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>

<math>L=\{-4;-2\}</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>

<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>
|2=Lösung von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>

<math>L=\{4;5\}</math>
|2=Lösung von h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Formuliere den Satz von Vieta.

'''e)''' Beweise den Satz von Vieta.

'''f)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Satz von Vieta:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-08T13:47:40Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint, beim Teilen kommt eine ganze Zahl heraus. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Formuliere den Satz von Vieta.

'''e)''' Beweise den Satz von Vieta.

'''f)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Satz von Vieta:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-06-08T13:45:46Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Wir wollen den größten gemeinsamen Teiler der Zahlen 42 und 12 bestimmen. Die 42 ist in der 7er-Reihe. Denn <math>6\cdot 7=42</math>. Also ist 42 durch 7 teilbar. Eine Umkehraufgabe von <math>6\cdot 7=42</math> ist also <math>42:7=6</math>. Wenn wir 42 durch 7 teilen, kommt also eine ganze Zahl heraus, nämlich die 6. Das ist mit Teilbarkeit gemeint. Merke Dir also den Teiler 7. Wir gehen alle anderen Einmaleinsreihen durch und fragen uns, in welchen die 42 vorkommt. Die 42 ist aber auch in der 2er-Reihe, somit ist sie durch 2 teilbar, 2 ist ein Teiler von 42. Und die 42 ist in der 3er-Reihe, also ist sie durch durch 3 teilbar, 3 ist ein Teiler von 42. Die 42 ist auch in der 6er-Reihe, also ist 6 ein Teiler von 42. Danach gehen wir über das kleine Einmaleins hinaus und suchen weitere Teiler. Natürlich ist die 42 auch durch 42 und durch 1 teilbar. Jede Zahl ist nämlich durch sich selbst und durch 1 teilbar. Wir fassen das zusammen: Die 42 hat die Teiler 1, 2, 3, 6, 7, 21 und 42. Nimm als nächstes die Zahl 12. Sie ist natürlich durch 12 und durch 1 teilbar. Außerdem hat die 12 die Teiler 2, 3, 4 und 6. Wir fassen das auch zusammen: Die 12 hat die Teiler 1, 2, 3, 4, 6 und 12. Die gemeinsamen Teiler von 42 und 12 sind also 1, 2, 3 und 6. Der größte gemeinsame Teiler (kurz ggT wegen der Anfangsbuchstaben) von 12 und 42 ist also 6. Dies kann man kürzer schreiben: ggT(12,42)=6.|2=Beispiel: Der größte gemeinsamer Teiler von 12 und 42|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Die Teiler einer Zahl kannst Du schneller finden, wenn Du die Teilbarkeitsregeln kennst. Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch das zugehörige Kapitel in diesem [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Formuliere den Satz von Vieta.

'''e)''' Beweise den Satz von Vieta.

'''f)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Satz von Vieta:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T11:51:26Z

Alexander WWU-4: /* Terme durch Ausklammern in Produkte umformen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
Beispiel: Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math> |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Formuliere den Satz von Vieta.

'''e)''' Beweise den Satz von Vieta.

'''f)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Satz von Vieta:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T11:49:25Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Formuliere den Satz von Vieta.

'''e)''' Beweise den Satz von Vieta.

'''f)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Satz von Vieta:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a})</math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T11:41:27Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

'''d)''' Formuliere den Satz von Vieta.

'''e)''' Beweise den Satz von Vieta.

'''e)''' Bringe die Funktion <math>f(x)=ax^2+bx+c</math> auf Scheitelpunktform und erläutere dabei die quadratische Ergänzung.

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Satz von Vieta:

Seien p und q die Koeffizienten der quadratischen Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> und <math>x_1</math> und <math>x_2</math> deren Lösungen (Wurzeln). Dann gilt <math>p=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Ein möglicher Beweis des Satzes von Vieta (mit Koeffizientenvergleich):
Der Satz von Vieta ergibt sich direkt durch Ausmultiplizieren der Nullstellenform nach Koeffizientenvergleich:

<math> x^2+px+q=(x-x_1)\cdot(x-x_2)=x^2-(x_1+x_2)\cdot x+x_1\cdot x_2</math>

und daher <math>=-(x_1+x_2)</math> und <math>q=x_1\cdot x_2</math>.
|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
Man fügt eine nahrhafte Null ein, man macht eine Nullergänzung, damit man auf die binomische Formel kommt.

Gegebene quadratische Funktion:

<math>f(x)=y=ax^2+bx+c</math>

Ausklammern des Leitkoeffizienten:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x)+c</math>

Wir bringen den eingeklammerten Term in eine Form <math>x^2+2dx+d^2)-d^2</math>, so dass wir die erste binomische Formel anwenden können.

Dabei wird <math>d^2-d^2=0</math> als nahrhafte Null oder als Nullergänzung bezeichnet.

Alternativ kann man natürlich auf beiden Seiten der Gleichung <math>d^2</math> addieren, statt auf der linken <math>d^2</math> zu addieren und direkt wieder abzuziehen.

Da es sich bei der Ergänzung um ein Quadrat handelt, spricht man von der quadratischen Ergänzung.

Quadratische Ergänzung:

<math>f(x)=y=a(x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2)+c</math>

Bildung des Quadrats:

<math>f(x)=y=a[(x+\frac{b}{2a})^2-(\frac{b}{2a})^2]+c</math>

Ausmultiplizieren:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2-\frac{ab^2}{4a^2}+c</math>

Scheitelform:

<math>f(x)=y=a(x+\frac{b}{2a})^2+(c-\frac{b^2}{4a})</math>

Ablesen des Scheitelpunkts:

<math>S(-\frac{b}{2a};c-\frac{b^2}{4a}></math>
|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T11:29:08Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.|2=Beispiel zur quadratischen Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

{{Lösung versteckt|1=Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T11:21:49Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^2+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.
|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

{{Lösung versteckt|1=<math>Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.</math>|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T11:19:34Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid -q</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+px=-q\mid +(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Herleitung der pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Gegebene quadratische Gleichung:

<math>2x^2-12x=32</math>

Normierung (auf Normalform bringen):

<math>x^2-6x=16</math>

Die linke Seite wird in die Form <math>x^2-2dx+d^2</math> gebracht, so dass wir die zweite binomische Formel anwenden können. <math>d^2</math> wird auch auf der rechten Seite addiert.

Man nimmt also das Quadrat der Hälfte von p und addiert es auf beiden Seiten der Gleichung. In unserem Beispiel müssen wir also 9 addieren, um die binomische Formel ("rückwärts") anwenden zu können.

Wir machen die quadratische Ergänzung:

<math>x^2-6x+9=16+9</math>

Wir bilden das Quadrat:

<math>(x-3)^2=25</math>

Wir ziehen die Wurzel:

<math>x-3=\pm 5\mid +3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3\pm 5</math>

<math>\Leftrightarrow x=-2\lor x=8</math>

Die Lösungsmenge ist also L={-2;8}.
|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

{{Lösung versteckt|1=<math>Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.</math>|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T07:34:15Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0</math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid-q</math>

<math>\Leftrigharrow x^2+px=-q\mid+(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

{{Lösung versteckt|1=<math>Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.</math>|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

|3=Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T07:26:55Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0<math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid-q</math>

<math>\Leftrigharrow x^2+px=-q\mid+(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2</math>|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

{{Lösung versteckt|1=<math>Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.</math>|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

|3=Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Terme und Gleichungen

2019-05-27T07:18:12Z

Alexander WWU-4: /* Quadratische Gleichungen lösen */

{{Box|Terme und Gleichungen|Dieses Kapitel des Lernpfades soll Dir helfen, dein Wissen über Terme und Gleichungen zu überprüfen und aufzufrischen.
Du kannst selbst auswählen, in welcher Reihenfolge du das Kapitel bearbeiten möchtest und welche Aufgaben für dich am geeignetsten sind.

Damit du etwas anspruchsvollere Aufgaben direkt erkennst, sind Aufgaben, die dich fordern mit einem Stern (*) und knifflige Knobelaufgaben mit zwei Sternen (**) gekennzeichnet.

Viel Spaß!|Kurzinfo}}

===Wiederholung: Terme und Gleichungen===
Lies dir die folgenden Infokästchen sorgfältig durch und nutze sie, wenn du bei späteren Aufgaben ins Stocken kommst.
 

{{Lösung versteckt|1= Ein '''Term''' ist ein mathematischer Ausdruck, der
Zahlen,
Variablen,
Symbole für mathematische Verknüpfungen (Plus, Minus, Mal, Geteilt) und
Klammern enthalten kann.

Beispiele:

<math>1 + 2 </math>
<math>7x - 9y</math>. |2=Was ist ein Term?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Eine '''Gleichung '''<nowiki>ist eine Aussage über die Gleichheit zweier Terme, die mit Hilfe des Gleichheitszeichens ("=") symbolisiert wird.</nowiki>

<nowiki>Gleichungen sind entweder wahr (5 = 5) oder falsch (5 = 6)</nowiki>

Beispiele:

<math>4 = 1 + 3</math>

<math>5x = 10</math>.|2= Was ist eine Gleichung?|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Terme vereinfachen bedeutet, die Terme durch die dir bekannten Methoden wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Ausmultiplizieren und Ausklammern zu verkürzen oder übersichtlicher darzustellen. Hier ein paar Beispiele.

Addieren:
<math>3x + x = 4x</math>

Subtrahieren:
<math>5y - 2y = 3y</math>

Multiplizieren:
<math>x \cdot 2x^2 = 2x^3</math>

Ausmultiplizieren:
<math>z \cdot (4 + 3) = 4z + 3z</math>

Ausklammern:
<math>3x + 12x^2 = x \cdot (3 + 12x)</math>.

|2=Terme vereinfachen|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Bei einer Gleichung mit einer Variable, z.B.
<math>5 + x = 10</math>, ist vor allem derjenige x
-Wert von Interesse, für den die Gleichung erfüllt, das heißt '''wahr''', ist.

Der x-Wert, für den die Gleichung erfüllt ist, heißt '''Lösung der Gleichung'''.|2= Gleichungen lösen|3= schließen}}

"Wozu brauche ich das alles überhaupt?!". Gute Frage! Vielleicht, um eine Million Euro zu gewinnen...?

{{LearningApp|width:100%|height:700px|app=pijz11q6t19}}

 

===Wiederholung: Bruchrechnung===
Beim Rechnen mit Termen und Gleichungen stößt man auch regelmäßig auf Brüche. Falls Du dich damit noch ein wenig unsicher fühlst, schau Dir folgenden Erklärungen an:

 

{{Lösung versteckt|1= 1. Zwei Brüche '''mit gleichem Nenner''' werden addiert, indem man ihre Zähler addiert.

<math>\frac{a}{n}+\frac{b}{n}=\frac{a+b}{n}</math>

2. Vorgehensweise für '''ungleiche Brüche''':

Ungleiche Brüche sind Brüche, bei denen beide Nenner unterschiedliche Werte haben.

Diese Brüche mit '''verschiedenen Nennern''' addiert man, indem man die Brüche auf einen Nenner bringt.
Hierzu müssen die Brüche gekürzt oder erweitert werden. Anschließend kann wieder wie oben mit gleichen Nennern addiert werden.

'''Kürzen'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> kürzen mit n:
<math>\frac{a:n}{b:n}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{4}{12}</math> kürzen mit 2:<math>\frac{4:2}{12:2}=\frac{2}{6}</math>

'''Erweitern'''

Allgemein:

<math>\frac{a}{b}</math> erweitern mit m: <math>\frac{a \cdot m}{b \cdot m}</math>

Ein Beispiel:

<math>\frac{2}{3}</math> erweitern mit 4: <math>\frac{2 \cdot 4}{3 \cdot 4}=\frac{8}{12}</math>|2= Brüche addieren|3= schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Brüche werden miteinander multipliziert, indem man '''Zähler mit Zähler''' und '''Nenner mit Nenner''' multipliziert.

<math>\frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d}=\frac{a \cdot c}{b \cdot d}</math>|2= Brüche multiplizieren|3= Merke}}

===Terme durch Addieren und Subtrahieren zusammenfassen===
{{Box|Aufgabe 1 - Terme mit einer Variablen|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x+18x</math>

'''b)''' <math>\frac{11}{2}y + \frac{2}{4}y</math>

'''c)''' <math> \frac{4}{6}x - \frac{12}{5}x </math>
|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Distributivgesetz! Klammere die Variable aus und fasse den Term innerhalb der Klammer zusammen.
''Beispiel:'' <math>4x+14x=(4+14) \cdot x=18x</math>. |2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Zu b) und c): Um die Brüche zu addieren oder subtrahieren, bringe sie auf einen Nenner.

''Beispiel:'' <math> \frac{3}{5}+\frac{4}{3} = \frac{9}{15}+\frac{20}{15} = \frac{9+20}{15} = \frac{29}{15} </math>. |2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>23x</math>

'''b)''' <math>6y</math>

'''c)''' <math>-\frac{26}{15}x</math>}}

{{Box|Aufgabe 2 - Terme mit einer Variablen und Konstanten|Fasse die Terme zusammen.

'''a)''' <math> 5x + \frac{4}{2}x - 5 + 2</math>

'''b)''' <math> \frac{10}{5} + 20z + \frac{6}{3}z - \frac{20}{4} </math>

'''c)*''' <math> \frac{12+21y}{3} - \frac{4y - 4}{2} </math>

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach der Variable!

''Beispiel:'' <math>3x+5+8x-4=3x+8x+5-4</math>.

'''Beachte:''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Fasse jeweils die Werte mit gleicher Variable zusammen.

''Beispiel :'' <math>3x+8x+5-4=11x+1</math>.
|2=Tipp 2|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst den Bruch und fasse dann zusammen. Gib besonders auf die Vorzeichen acht!

|2=Tipp 3 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

'''a)''' <math>7x-3</math>

'''b)''' <math>22z-3</math>

'''c)''' <math>5y+6</math>}}

|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 3 - Terme mit zwei Variablen|Fasse die Terme zusammen

'''a)''' <math> 214x + 24y - 5x + 23y + 24</math>

'''b)''' <math> \frac{6}{2}x +21 + 12x - 4 + 0 \cdot x + \frac{24}{6}y - y</math>

'''c)*''' <math> \frac{33y+21x}{3} - \frac{18y - 9}{3}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Nutze das Kommutativgesetz (gilt für Addition) und sortiere den Term nach Variablen!

''Beispiel:'' <math>3x+5y+9x-4+4y=3x+8x+5y+4y-4=11x+9y-4</math>.

'''Beachte''' Du kannst auch Subtraktionen als Addition umschreiben und so das Kommutativgesetz anweden.

''Beispiel:'' <math>x-y = x+(-y) = (-y)+x = -y+x</math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

Kürze zunächst den Bruch und fasse anschließend zusammen. Achte besonders auf die Vorzeichen!

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>209x+ 47y + 24</math>

'''b)''' <math>15x+3y+17</math>

'''c)''' <math>7x+5y+3</math>}}

{{Box| Aufgabe 4 - Terme mit Variablen und Exponenten|

'''a)''' <math> 24x^2 + 25y - 13x^2 + 3y - 24 </math>

'''b)''' <math> \frac{3}{4}x^2 + 3 x+ \frac{5}{4}y - 5x -\frac{20}{16}y - 2</math>

'''c)*''' <math> \frac{4 x^3 + 6x^2}{2} + \frac{10x^3-15x^2}{5}</math>

|Arbeitsmethode}}

{{Lösung versteckt|1= Gleiche Variablen mit unterschiedlichem Exponenten (z.B. <math>x </math> und <math>x^2 </math>) dürfen bei der Addition nicht zusammengefasst werden!

''Beispiel:'' <math>3x^2+5x+9x^2=12x^2+5x</math>.

|2=Tipp 1|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= Kürze zunächst und fasse dann zusammen.

|2=Tipp 2 für c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
'''a)''' <math>11x^2+28y-24</math>

'''b)''' <math>\frac{3}{4}x^2 -2x -2</math>, das <math>y</math> fällt hier weg, da <math>0 \cdot y = 0</math> sind.

'''c)''' <math>4x^3</math>}}

{{Box|Aufgabe 5 - Pferderennen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pth88w7w319}}

|Arbeitsmethode}}

===Klammern in Termen auflösen===
{{Box|1=Aufgabe 6 - Terme mit konstanten Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>5\cdot(8-9y)</math>

b) <math>(2y-6x)\cdot(-\frac{5}{6})</math>

c) <math>\frac{1}{2} \cdot (x+\frac{2}{3})</math>

{{Lösung versteckt|Multipliziere den Faktor außerhalb der Klammer mit jedem Summanden in der Klammer. Die Vorzeichen der Ergebnisse werden übernommen. Bei einer Subtraktion wird entsprechend gleich gerechnet. ''Beispiel:'' <math>{\color{blue}(-4)} \cdot ({\color{red}5}-{\color{green}7}) = {\color{blue}(-4)} \cdot {\color{red}5} - ({\color{blue}(-4)} \cdot {\color{green}7}) = -20 - (-28) = -20+28 = 8</math>. Dieser Tipp geht auf das Distributivgesetz zurück.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=zu b): Ob in dem Produkt erst die Klammer oder erst der konstante Faktor steht, ist egal. Es würde in beiden Fällen das gleiche Ergebnis herauskommen. Dies geht auf das Kommutativgesetz der Multiplikation zurück.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>40-45y</math>

b) <math>-\frac{5}{3}y+5x</math>

c) <math>\frac{1}{2}x+\frac{1}{3}</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 7 - Terme mit variablen Faktoren|2=Löse die Klammern auf.

a) <math>3x \cdot (11+5y)</math>

b) <math>(11x-10y) \cdot 3x</math>

c) <math>x \cdot (x-15y)</math>

{{Lösung versteckt|1=Auch wenn außerhalb der Klammer eine Variable steht, ändert sich das Vorgehen nicht.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Achte auf die unterschiedlichen Variablen.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>33x+15xy</math>

b) <math>33x^2-30xy</math>

c) <math>x^2-15xy</math>|2=Lösung|3=schließen}}|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|1=Aufgabe 8 - Terme mit quadratischen Klammern|2=
Löse die Klammern auf.

a) <math>(7+5b)^2</math>

b) <math>(5c+6d)^2</math>

c) <math>(-6f-t)^2</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst hier die binomischen Formeln anwenden.
Das Bild soll dir eine Veranschaulichung der 1. Binomischen Formel geben:

Das große Quadrat <math>(a+b)^2</math> ist gleich der Summe der beiden kleinen Quadrate (<math>a^2</math> und <math>b^2</math>) und der beiden Rechtecke (jeweils <math>ab</math>).

[[Datei:1. Binomische Formel.jpg|1. Binomische Formel.jpg]]

2. Binomische Fomel:

<math>(a-b)^2=a^2-2ab+b^2</math>

3. Binomische Formel:
<math>(a+b)\cdot(a-b)=a^2-b^2</math>|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Statt die binomischen Formeln anzuwenden, kannst du die Klammer auch per Hand ausmultiplizieren. Der Exponent <math>()^2</math> bedeutet, dass die Klammer mit sich selbst multipliziert werden soll. ''Beispiel:'' <math>(x+4)^2=(x+4) \cdot (x+4)</math>.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Beim Multiplizieren von zwei Klammern, muss jeder Summand mit jedem Summanden multipliziert werden. ''Beispiel:'' <math>({\color{blue}x}+{\color{red}4}) \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) + {\color{red}4} \cdot ({\color{Orange}x}+{\color{green}4}) = {\color{blue}x} \cdot {\color{Orange}x} + {\color{blue}x} \cdot {\color{green}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{Orange}4} + {\color{red}4} \cdot {\color{green}4} = x^2+4x+4x+16 = x^2+8x+16</math>. Diese Regel geht auf die doppelte Anwendung des Distributivgesetzes zurück.|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
a) <math>49+70b+25b^2</math>

b) <math>25c^2+60cd+36d^2</math>

c) <math>36f^2+12ft+t^2</math>}}
|3=Arbeitsmethode}}

===Terme durch Ausklammern in Produkte umformen===
{{Box|Aufgabe 9 - Ausklammern|Klammere möglichst viel aus.

'''a)''' <math>9x+9y+9z</math>

'''b)''' <math>81x+45y</math>

'''c)''' <math>5x-4xy+9xz</math>

'''d)''' <math>25a-35ab+50ax</math>

'''e)''' <math>8ax+24xy+64abxz</math>

'''f)''' <math>4abx+6axy+32abxyz</math>

{{Lösung versteckt|1=Der größte gemeinsame Teiler von zwei Zahlen ist die größte Zahl, durch die die beiden Zahlen teilbar sind. Er wird mit ggT abgekürzt. Z.B. ist der ggT von 12 und 18 die Zahl 6. Wiederhole die Teilbarkeitsregeln.|2=Erinnerung: größter gemeinsamer Teiler|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Eine Zahl ist genau dann durch 2 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer gerade ist (0, 2, 4, 6 oder 8). Eine Zahl ist genau dann durch 4 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten beiden Ziffern gebildet wird, durch 4 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 8 teilbar, wenn die Zahl, die aus ihren letzten drei Ziffern gebildet wird, durch 8 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 5 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer durch 5 teilbar ist (0 oder 5). Eine Zahl ist genau dann durch 10 teilbar, wenn ihre letzte Ziffer eine 0 ist. Eine Zahl ist genau dann durch 3 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 6 teilbar, wenn sie durch 2 und durch 3 teilbar ist. Eine Zahl ist genau dann durch 9 teilbar, wenn ihre Quersumme durch 9 teilbar ist.
|2=Erinnerung: Teilbarkeitsregeln|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Bestimme den ggT aller Summanden. Er wird vor die Klammer gesetzt. Der größte gemeinsame Teiler ist die größte Die Summanden in der Klammer sind jeweils das, was beim Teilen durch den ggT (Weglassen) übrigbleibt.|2=allgemeiner Tipp|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Dieselbe Zahl:
"Beispiel" Bei 3x+3y soll ausgeklammert werden. 3x und 3y haben die 3 gemeinsam. Also können wir sie ausklammern: <math>3x+3y=3(x+y)</math>. |2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Nicht dieselbe Zahl, aber die Zahlen haben einen gemeinsamen Teiler:
"Beispiel" Bei 12x+18y soll ausgeklammert werden. 12 und 18 sind in der 6er-Reihe. Der ggT von 12 und 18 ist 6. Also klammern wir die 6 aus: <math>12x+18y=6(2x+3y)</math>|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Gemeinsamer ggT der Zahlen und mindestens eine gemeinsame Variable:
Beispiel: Bei 21x+35xy soll ausgeklammert werden. Die 21 und die 35 sind beide in der 7er-Reihe. Außerdem kommt die Variable x bei beiden Summanden vor. Also klammern wir das 7x aus: <math>21x+35xy=7x(3+5y)</math>.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>9(x+y+z)</math>. |2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>9(9x+5y)</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>x(5-4y+9z)</math>.|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>5a(5-7b+10x)</math>.|2=Lösung von d)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>8x(a+3y+8abz)</math>.|2=Lösung von e)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1= <math>2ax(2b+3y+16byz)</math>.|2=Lösung von f)|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Terme und Gleichungen zur Beschreibung von Sachsituationen===
{{Box| Aufgabe 10|Ein Parallelogramm hat einen Umfang von 132 Längeneinheiten. Eine Seite ist 38 Längenheiten kürzer als die andere. Wie lang sind die Seiten des Parallelogramms?
{{Lösung versteckt|1=Setze eine Länge als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Ein Parallelogramm hat jeweils 2 gleich lange Seiten.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=kürzere Seite

<math>2 \cdot x+2 \cdot (x+38)=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2 \cdot x+2 \cdot x+76=132 \quad | Vereinfachen</math>

<math>4 \cdot x+76=132 \quad | -76</math>

<math>4 \cdot x=56 \quad | :4</math>

<math>x=14</math>

kürzere Seite: 14

längere Seite: 52|2=Lösung|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 11|Peter ist zusammen mit seinem Vater und seiner Mutter zusammen 100 Jahre alt. Sein Vater ist 3 Mal so alt wie er selbst und seine Mutter ist 5 Jahre jünger als sein Vater. Wie alt ist Peter, sein Vater und seine Mutter?
{{Lösung versteckt|1=Setze ein Alter als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Mathematisiere ausgehend von einem Alter x durch Terme die anderen Alter (z.B. 5 Jahre älter bedeutet (x+5).|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x= Alter von Peter

Wenn x das Alter von Peter ist, dann ist <math>(3 \cdot x)</math> das Alter des Vaters und somit ist das Alter der Mutter <math>(3 \cdot x-5)</math>.

Also:

<math>x+3 \cdot x+(3 \cdot x-5)=100 \quad | Vereinfachen</math>

<math>7 \cdot x-5=100 \quad | +5</math>

<math>7 \cdot x=105 \quad | :7</math>

<math>x=15</math>

mein Alter: 15

Alter meiner Mutter: 40

Alter meines Vaters: 45|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box| Aufgabe 12|Finn schoss in der letzten Saison doppelt so viele Tore wie sein Mitspieler Jürgen. Herbert erzielte 5 Tore weniger als Finn. Alle drei schossen insgesamt 30 Tore.
Wie viele Tore erzielte jeder einzelne?
{{Lösung versteckt|1=Setze von einem Spieler die Anzahl der Tore als unbekannte Variable.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Es ist egal von welchem Spieler man die Anzahl der Tore als Variable setzt.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=x=Anzahl der Tore von Finn

<math>x+\frac{1}{2} \cdot x+(x-5)=30 \quad | Vereinfachen</math>

<math>2,5 \cdot x-5=30 \quad | +5</math>

<math>2,5 \cdot x=35 \quad | :2,5</math>

<math>x=14</math>

Finn: 14 Tore

Jürgen: 7 Tore

Herbert: 9 Tore|2=Lösung|3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungen lösen===

{{Box| Was sind überhaupt lineare Gleichungen?|
Eine '''lineare Gleichung''' ist eine Gleichung 1. Grades. Das heißt: Die Variable x hat als Exponenten höchstens die Zahl 1:

<math> x^1=x </math>.

Ihre einfachste Form ist: <math> a \cdot x + b = 0 </math>, wobei <math> a </math> und <math> b </math> reelle Zahlen sind
und <math> x </math> eine Variable.

Zur Wiederholung schaue dir doch diesen [[Digitale Werkzeuge in der Schule/Wie Funktionen funktionieren/Lineare Funktionen|Lernpfad zu linearen Funktionen]] nochmal an.
|Merksatz}}

{{Box| Aufgabe 13 - Lineare Gleichungen lösen|

{{LearningApp|width:100%|height:500px|app=pitodik3519}}

{{Lösung versteckt|1= Bringe die Teilterme mit einer Variablen und die ohne Variablen auf jeweils eine Seite.

Beispiel:

<math> 3x + 8 = 5x -4 \quad \quad \quad | -3x</math>

<math> \Leftrightarrow 8 = 5x -4 -3x \quad \quad | +4 </math>

<math> \Leftrightarrow 8 +4 = 5x -3x </math>

<math> \Leftrightarrow 12 = 2x </math>

<math> \Leftrightarrow 6 = x </math>
|2=Tipp 1|3=schließen}}
|Arbeitsmethode}}

===Quadratische Gleichungen lösen===
{{Box|Aufgabe 14|Löse mit Hilfe der pq-Formel die quadratischen Gleichungen a) bis e). Wenn Du noch mehr Übung brauchst, trainiere mit f) bis h) weiter.

'''a)''' <math>x^2-11x+24=0</math>

'''b)''' <math>y^2+7y-8=0</math>

'''c)''' <math>z^2-20z+96=0</math>

'''d)''' <math>x^2+48x+135=0</math>

'''e)''' <math>a^2+107a-108=0</math>

'''f)''' <math>x^2+6x+8=0</math>

'''g)''' <math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0</math>

'''h)''' <math>x^2-9x+20=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Wenn Du eine quadratische Gleichung <math>x^2+px+q=0<math> lösen willst, hilft Dir die pq-Formel: <math>x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|2=Die pq-Formel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Die pq-Formel erhalten wir aus der Normalform der quadratischen Gleichung durch quadratische Ergänzung:

<math>x^2+px+q=0\mid-q</math>

<math>\Leftrigharrow x^2+px=-q\mid+(\frac{p}{2})^2</math>(quadratische Ergänzung)

<math>\Leftrightarrow x^+2\cdot\frac{p}{2}x+(\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>binomische Formel

<math>\Leftrightarrow (x+\frac{p}{2})^2=(\frac{p}{2})^2-q\mid</math>Wurzelziehen

<math>\Leftrightarrow x+\frac{p}{2}=\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}\mid-\frac{p}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{p}{2}\pm\sqrt{(\frac{p}{2})^2-q}</math>|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{3;8\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;1\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{8;12\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-45;-3\}</math>|2=Ergebnis von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-108;1\}</math>|2=Ergebnis von e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;-2\}</math>|2=Ergebnis von f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-3\frac{7}{9};\frac{8}{9}\}</math>|2=Ergebnis von g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{4;5\}</math>|2=Ergebnis von h)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>x^2-11x+24=0\mid</math>pq-Formel mit p=-11 und q=24

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-24}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{121}{4}-\frac{96}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\sqrt{\frac{25}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{11}{2}\pm\frac{5}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{6}{2}\lor x=\frac{16}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=3\lor x=8</math>
|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>y^2+7y-8=0\mid</math>pq-Formel mit p=7 und q=-8

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+8}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{49}{4}+\frac{32}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow y_{1,2}=-\frac{7}{2}\pm\frac{9}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-\frac{16}{2}\lor y=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow y=-8\lor y=1</math>
|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>z^2-20z+96=0\mid</math>pq-Formel mit p=-20 und q=96

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=\frac{20}{2}\pm\sqrt{(\frac{20}{2})^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{10^2-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{100-96}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{4}</math>

<math>\Leftrightarrow z_{1,2}=10\pm\sqrt{2}</math>

<math> \Leftrightarrow z=8\lor z=12</math>
|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+48x+135=0\mid</math>pq-Formel mit p=48 und q=135

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{48}{2}\pm\sqrt{(\frac{48}{2})^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{24^2-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{576-135}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm\sqrt{441}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-24\pm21</math>

<math> \Leftrightarrow x=-45\lor x=-3</math>
|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>a^2+107a-108=0\mid</math>pq-Formel mit p=107 und q=-108

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{(\frac{107}{2})^2+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{107^2}{2^2}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+108}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11449}{4}+\frac{432}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\sqrt{\frac{11881}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow a_{1,2}=-\frac{107}{2}\pm\frac{109}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-\frac{216}{2}\lor a=\frac{2}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow a=-108\lor a=1</math>
|2=Rechenweg zu e)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+6x+8=0\mid</math>pq-Formel mit p=6 und q=8

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{6}{2}\pm\sqrt{(\frac{6}{2})^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{3^2-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{9-8}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm\sqrt{1}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-3\pm 1</math>

<math> \Leftrightarrow x=-4\lor x=-2</math>
|2=Rechenweg zu f)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+\frac{26}{9}x-\frac{544}{162}=0\mid</math>pq-Formel mit <math>p=\frac{26}{9}</math> und <math>q=\frac{544}{162}=\frac{272}{81}</math>(gekürzt)

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{(\frac{13}{9})^2+\frac{544}{162}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{169}{81}+\frac{272}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\sqrt{\frac{441}{81}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{13}{9}\pm\frac{21}{9}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{34}{9}\lor x=\frac{8}{9}</math>
|2=Rechenweg zu g)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2-9x+20=0\mid</math>pq-Formel mit p=-9 und q=20

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{(\frac{9}{2})^2-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-20}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{81}{4}-\frac{80}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{9}{2}\pm\frac{1}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=\frac{8}{2}\lor x=\frac{10}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=4\lor x=5</math>
|2=Rechenweg zu h)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 15|Löse mit Hilfe der Nullproduktregel die folgenden quadratischen Gleichungen.

'''a)''' <math>(x+8)\cdot(x-2)=0</math>

'''b)''' <math>(2x-6)\cdot(3x+5)=0</math>

'''c)''' <math>(\frac{1}{2}x-7)\cdot(\frac{2}{3}x+6)=0</math>

{{Lösung versteckt|1=Ein Produkt aus zwei Faktoren ist genau dann 0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren 0 ist.|2=Die Nullproduktregel|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-8;2\}</math>|2=Ergebnis von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1\frac{2}{3};3\}</math>|2=Ergebnis von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;14\}</math>|2=Ergebnis von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=linker Faktor:

<math>x+8=0\mid-8</math>

<math>\Leftrightarrow x=-8</math>

rechter Faktor:

<math>x-2=0\mid+2</math>

<math>\Leftrightarrow x=2|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>2x-6=0\mid+6</math>

<math>\Leftrightarrow 2x=6\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=3</math>

rechter Faktor:

<math>3x+5=0\mid -5</math>

<math>\Leftrightarrow 3x=-5\mid :3</math>

<math>\Leftrightarrow x=-\frac{5}{3}\mid</math>als gemischte Zahl (muss nicht sein)

<math>\Leftrightarrow x=-1\frac{2}{3}</math>|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|linker Faktor:

<math>\frac{1}{2}x-7=0\mid +7</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{1}{2}x=7\mid\cdot 2</math>

<math>\Leftrightarrow x=14</math>

rechter Faktor:

<math>\frac{2}{3}x+6=0\mid -6</math>

<math>\Leftrightarrow \frac{2}{3}x=-6\mid\cdot\frac{3}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x=-9</math>|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 16|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Mache bei c) und d) die quadratische Ergänzung.

'''a)''' <math>(x-3)^2=16</math>

'''b)''' <math>x^2+8x+16=49</math>

'''c)''' <math>x^2+8x=9</math>

'''d)''' <math>3x^2-3x-60=0</math>

{{Lösung versteckt|Addiere auf beiden Seiten der Gleichung in c) das Quadrat der Hälfte des gemischten Terms, damit Du die binomische Formel anwenden kannst.|2=quadratische Ergänzung|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|Teile die Gleichung erst durch 3. So bringst Du sie auf die sogenannte Normalform.|2=Tipp zu d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;7\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-11;3\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-9;1\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-4;5\}</math>|2=Lösung von d)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>(x-3)^2=16</math>

<math>\Leftrightarrow\sqrt{(x-3)^2}=\sqrt{16}</math>

<math>\Leftrightarrow x-3=4\lor x-3=-4</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=7\lor x_2=-1</math>

<math>L=\{-1;7\}</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>x^2+8x+16=49</math>

<math>\Leftrightarrow (x+4)^2=49</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=7\lor x+4=-7</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=3\lor x_2=-11</math>

<math>L=\{-11;3\}</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>x^2+8x=9</math>

<math>\Leftrightarrow x^2+8x+16=9+16</math>

<math>\Leftrightarrow(x+4)^2=25</math>

<math>\Leftrightarrow x+4=5\lor x+4=-5</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=1\lor x_2=-9</math>

<math>L=\{-9;1\}</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=

<math>3x^2-3x-60=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-20=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x=20</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x+\frac{1}{4}=20+\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow (x-\frac{1}{2})^2=20\frac{1}{4}</math>

<math>\Leftrightarrow x-\frac{1}{2}=\frac{9}{2}\lor x-\frac{1}{2}=-\frac{9}{2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_1=5\lor x_2=-4</math>

<math>L=\{-4;5\}</math>

|2=Rechenweg zu d)|3=schließen}}
|3=Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 17**|Löse die folgenden quadratischen Gleichungen. Du kannst Dir aussuchen, welches der obigen Lösungsverfahren Du verwendest.

'''a)''' <math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22</math>

'''b)''' <math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x</math>

'''c)''' <math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3</math>

{{Lösung versteckt|1=<math>Löse auf der linken Seite die Klammern auf. Fasse zusammen.</math>|2=Tipp zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Wende auf der linken Seite die binomische Formel an.|2=Tipp zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=Beachte die Minusklammer auf der linken Seite.|2=Tipp zu c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-2,5;5\}</math>|2=Lösung von a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{5;\frac{1}{3}\}</math>|2=Lösung von b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=<math>L=\{-1;2\}</math>|2=Lösung von c)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(x+1)\cdot(2x+3)=4x^2-22\mid</math>Ausmultiplizieren der Klammern auf der linken Seite

<math>\Leftrightarrow 2x^2+3x+2x+3=4x^2-22\mid</math>Vereinfachen (Zusammenfassen)

<math>\Leftrightarrow 2x^2+5x+3=4x^2-22\mid</math>Umdrehen (linke und rechte Seite vertauschen)

<math> \Leftrightarrow 4x^2-22=2x^2+5x+3\mid -2x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-22=5x+3\mid -5x</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-22=3\mid -3</math>

<math> \Leftrightarrow 2x^2-5x-25=0\mid :2</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{5}{2}x-\frac{25}{2}=0\mid</math>pq-Formel

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{25}{16}+\frac{200}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\sqrt{\frac{225}{16}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{5}{4}\pm\frac{15}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=-\frac{10}{4}\pm\frac{20}{4}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{5}{2}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu a)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(2x-3)^2=(x-1)(x-4)+9x\mid</math>links die binomische Formel anwenden und rechts die Klammern auflösen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2-4x-x+4+9x\mid</math>Vereinfachen

<math> \Leftrightarrow 4x^2-12x+9=x^2+4x+4\mid-x^2</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-12x+9=4x+4\mid-4x</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+9=4\mid -4</math>

<math> \Leftrightarrow 3x^2-16x+5=0</math>

<math> \Leftrightarrow x^2-\frac{16}{3}x+\frac{5}{3}=0</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{5}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{64}{9}-\frac{15}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\sqrt{\frac{49}{9}}</math>

<math> \Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{8}{3}\pm\frac{7}{3}}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=\frac{15}{3}</math>

<math> \Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\lor x=5</math>

|2=Rechenweg zu b)|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=

<math>(3x-4)^2-(4x-3)^2+(5x-2)(5x+2)=18(x+2)+3\mid</math>zweimal die binomische Formel

<math>\Leftrightarrow 18x^2+3=18x+39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x+3=39</math>

<math>\Leftrightarrow 18x^2-18x-36=0</math>

<math>\Leftrightarrow x^2-x-2=0</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+2}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{1}{4}+\frac{8}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}</math>

<math>\Leftrightarrow x_{1,2}=\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=\frac{4}{2}</math>

<math> \Leftrightarrow x=-\frac{1}{2}\lor x=2</math>

|2=Rechenweg zu c)|3=schließen}}

|3=Arbeitsmethode}}

===Lineare Gleichungssysteme lösen===
Für das Lösen von Gleichungssystemen gibt es unterschiedliche Verfahren und Herangehensweisen. Die folgenden Aufgaben können alle mithilfe von zwei Verfahren gelöst werden:

{{Lösung versteckt|1=
# Entscheide, welche Unbekannte du eliminieren willst
# Überlege, wie du die Gleichungen addieren musst, damit die Unbekannte weg fällt
# Berechne die Unbekannten

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/additionsverfahren|2=Additionsverfahren|3=schließen}}

{{Lösung versteckt|1=
# Eine Gleichung nach einer Variable auflösen
# Den Term für diese Variable in die andere Gleichung einsetzen
# Gleichung nach der Variablen auflösen
# Die Lösung in die umgeformte Gleichung aus Schritt 1 einsetzen und so die andere Variable berechnen

Beispiele dafür findest Du hier: https://www.mathebibel.de/einsetzungsverfahren|2=Einsetzungsverfahren|3=schließen}}

{{Box|Aufgabe 18|Löse das folgende Gleichungssystem in deinem Heft:

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

{{Lösung versteckt|1=Du kannst zum Lösen das Additionsverfahren benutzen, um die Variable y zu eliminieren.

|2=Tipp|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 5x - 4y = -6</math>

Addiere Gleichung I zu Gleichung II

<math>I\quad 3x + 4y = 22</math>

<math>II\quad 8x + 0y = 16</math>

Berechne die Lösung für II

<math>8x + 0y = 16\quad|:8</math>

<math>x = 2</math>

Setze x = 2 in I ein

<math>3x + 4y = 22</math>

<math>3 \cdot 2 + 4y = 22</math>

<math>6 + 4y = 22\quad|-6</math>

<math>4y = 16\quad|:4</math>

<math>y = 4</math>

Lösung:

<math>x = 2, y = 4</math>.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}

===Lineare Gleichungssysteme zum Lösen von Textaufgaben nutzen===
Löse die folgenden Aufgaben in deinem Heft.{{Box|Aufgabe 19*|In einer Jugendherberge gibt es 18 Zimmer, aufgeteilt in Vier- und Sechsbettzimmer. Insgesamt können 84 Jugendliche untergebracht werden. Wie viele Vier- bzw. Sechsbettzimmer gibt es?

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst Du mithilfe eines Gleichungssystems für zwei Variablen (z.B. x und y) berechnen. Die Variablen stehen für die Anzahl der Vier- bzw. Sechsbettzimmer.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Eine Gleichung sollte 18, die andere 84 als Ergebnis haben.|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>
|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
''Additionsverfahren:''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Addiere das (-4)-fache von I zu II.

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 0x + 2y = 12</math>

Löse die Gleichung II.

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

''Einsetzungsverfahren''

<math>I\quad x + y = 18</math>

<math>II\quad 4x + 6y = 84</math>

Löse I nach x auf.

<math>x + y =18 \quad| -y</math>

<math>x = 18 - y</math>

Setze die Gleichung für x in II ein

<math>4(18 - y) + 6y = 84</math>

<math>72 - 4y + 6y = 84 \quad| -72</math>

<math>2y = 12 \quad| :2</math>

<math>y = 6</math>

Setze y in I ein.

<math>x + y =18</math>

<math>x + 6 = 18 \quad| -2</math>

<math>x = 12</math>

'''Es gibt 12 Vier- und 6 Sechsbettzimmer'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode}}

{{Box|Aufgabe 20**|Drei Personen werden nach ihrem Vermögen gefragt. Der Erste und der Zweite besitzen
zusammen um 20 Denare (römische Währung) mehr als der Dritte; der Erste und der Dritte haben zusammen um
40 Denare mehr als der Zweite; und der Zweite und der Dritte haben zusammen um 30
Denare mehr als der Erste. Wie viel besitzt jeder der Drei? (nach Diophant, 3. Jh. n. Chr.)

{{Lösung versteckt|1=Die Lösung kannst du mithilfe eines Gleichungssystems für drei Variablen (z.B. a, b und c) berechnen.|2=Tipp 1|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Wenn Person A 10€ mehr hat als Person B, gilt: A - B = 10€|2=Tipp 2|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=Das zu lösende Gleichungssystem ist:

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c =30</math>

|2=Tipp 3|3=schließen}}
{{Lösung versteckt|1=
<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad a - b + c = 40</math>

<math>III\quad -a + b + c = 30</math>

Addiere I + II und I + III.

<math>I\quad a + b - c = 20</math>

<math>II\quad 2a + 0b + 0c = 60</math>

<math>III\quad 0a + 2b + 0c = 30</math>

Löse die Gleichungen II und III.

<math>II\quad 2a = 60 \quad| :2</math>

<math>II\quad a = 30</math>

<math>III\quad 2b = 50 \quad| :2</math>

<math>III\quad b = 25</math>

Setze a und b in I ein.

<math>a + b - c = 20</math>

<math>30 + 25 - c = 20 \quad| -30 \quad| - 25</math>

<math>-c = -35</math>

<math>c = 35</math>

'''Der Erste hat 30, der Zweite 25 und der Dritte 35 Denare'''.|2=Lösung |3=schließen}}|Arbeitsmethode
}}