Betragsgleichung mit 4 Fällen. Bitte überprüfen.

Aufrufe: 1231     Aktiv: 21.01.2020 um 23:41

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hallo liebe leute,

ich habe hier eine betragsgleichung mit 4 fällen (glaube ich). könnt ihr euch die Aufgabe ansehen und auf Fehler überprüfen? Ich habe an und zu Probleme die Lösungsmenge zu bilden bzw. die gesamte Lösungsmenge aller Lösungenmengen. Kurze Zusatzfragen: Muss ich zu Beginn der Aufgabe auch einen Definitionsbereich festlegen (null ausschliessen)? Ist es notwendig bei allen Fällen die Probe für die ungleichungen durchzuführen?

danke für Eure Mühen.

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Hallo,

schon mal eine kleine Anmerkung. Bei der Fallunterscheidung steht beispielsweise

$$ | x-1 |> 0 $$

Das ist nicht dein Fall, denn das gilt immer. Außerdem machen wir beim Betrag eine Fallunterscheidung aufgrund der Definition des Betrages. Der Betrag ist definiert über

$$ |x| := \left\{ \begin{matrix} x & \text{für} \ x\geq 0 \\ -x & \text{für} \ x < 0 \end{matrix} \right. $$

Wenn das innere des Betrages nicht negativ (positiv oder Null) ist, dann können wir die Betragsstriche weglassen und wenn das Innere negativ ist, dann müssen wir Anstelle des Betrages Klammerns setzen und ein Minus davor packen.

Nun ist dein 1. Fall:

$$ (x-1) \geq 0 \land (2x+4) \geq 0 $$

Damit ist der Definitionsbereich des ersten Falls mit

$$ x-1 \geq 0 \Rightarrow x \geq 1 \Rightarrow x \in [1, \infty) $$

und

$$ 2x+4 \geq 0 \Rightarrow x \geq -2 \Rightarrow x \in [-2, \infty) $$

somit

$$ \begin{array}{cccc} & (x-1) \geq 0 & \land & (2x+4) \geq 0 \\ & x \in [1, \infty) & \land & x \in [-2, \infty) \\ x \in &  [1, \infty) & \cap &[-2, \infty) \end{array} $$

Da wir nun in beiden Intervallen liegen müssen, nehmen wir den Schnitt und halten final für den ersten Fall das Intervall

$$ x \in [1, \infty) $$

Warum ich nun das nochmal sage, ist das so wie du es geschrieben hast, mit \( > \) anstatt \( \geq \), wäre deine erste Lösungsmenge leer, da die \( 1 \) dann nicht in dem finalen Intervall drinne wäre. Aber dadurch, das wir ein \( \geq \) haben, ist der Randpunkte mit im Intervall und wir haben wie du  schon richtig sagst als Lösung des ersten Falls

$$ \mathbb{L}_1 = \{ 1 \} $$

Damit kommen wir auch zum zweiten Fall. Hier ist das \( < \) richtg. Damit liegen die Randpunkte nicht mehr im Intervall.
Wir erhalten als Definitionsintervall des zweiten Falls wie du schon richtig sagst

$$ x \in (- \infty, -2) $$

Nun erhälst du hier aber als Lösung

$$ x = -3 $$

Dieses \( x \) liegt in unserem Intervall, ist also Lösung unserer Gleichung. Aber nur dieses \(x\). Die Lösung des zweiten Falls ist somit

$$ \mathbb{L}_2 = \{ -3 \} $$

Auf zum dritten Fall. Hier müssen wir wieder aufpassen. Wir haben kein \( > \), sondern ein \( \geq \).

Wir erhalten also als Definitionsintervall

$$ x < 1 \land x \geq -2 $$

also

$$ x \in (-\infty,1) \cap [-2, \infty) \Rightarrow x \in [-2,1) $$

Jetzt erhalten wir aber als Lösung \( x = 1 \). Die \( 1 \) liegt aber nicht in unserem Definitionsintervall, denn es sollen ja alle kleiner als \( 1 \) und nicht kleiner gleich \( 1 \) sein. Somit ist unsere dritte Lösungsmenge

$$ \mathbb{L}_3 = \emptyset $$

Jetzt noch der letzte Fall:

Hier sind wir nach der Betrachtung des Definitonsintervall schon fertig, denn wir erhalten

$$ x \geq 1 \land x < -2 $$

Nun existiert aber keine Zahl, die größer gleich \( 1 \) ist und gleichzeitig kleiner als \( -2 \) ist. Also ist unser Definitionsintervall

$$ x \in \emptyset $$

Da die Lösung aber im Definitionsintervall liegen muss, kann die letzte Lösunsgmenge nur

$$ \mathbb{L}_4 = \emptyset $$

sein. 

Die endgültige Lösung kommt nun durch die Vereinigung aller berechneten Lösungsmengen zustande.

$$ \mathbb{L}_1 \cup \mathbb{L}_2 \cup \mathbb{L}_3 \cup \mathbb{L}_4 = \{ 1,-3\} $$

Falls noch etwas unklar ist,  melde dich gerne nochmal.

Grüße Christian

 

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tut mir leid, im uni brückenkurs steht das anders. kein größer gleich zeichen. im aucgenblick habe ich keine zeit eine richtige antwort zu verfassen und ehrlich gesagt habe ich keinen bock mehr auf den ganzen kram. ich melde mich später nochmal.   ─   nova tex 20.01.2020 um 22:10

War dort vielleicht ein Bruch gegeben? Dort dürfen wir nicht durch Null teilen und deshalb wird dort der Fall nur mit \( > \) anstatt \( \geq \) angenommen.
Lass dich nicht unterkriegen. Ich gehe Fragen gerne mit dir durch :)
Zusammen schaffen wir das :p
  ─   christian_strack 21.01.2020 um 14:30

du hast recht gehabt. ich habe das ungleicheitszeichen falsch hingeschrieben. es muss heissen: (x-1) größer gleich 0 und (2x+4) größer gleich 0. das war mein fehler.
  ─   nova tex 21.01.2020 um 17:33

Alles klar :)
Ist dir auch klar wieso wir das machen oder sollen wir das nochmal durchgehen?
  ─   christian_strack 21.01.2020 um 17:51

ich denke das liegt an der definition des betrags. allerdings ist der betrag einer zahl stehts positiv. für mich persönlich zählt die 0 nicht dazu. oder wird sie mitgerechnet weil 0 werder negativ noch positiv ist? . deshalb habe ich auch größer null geschrieben. jetzt wird es philosophisch. :D   ─   nova tex 21.01.2020 um 21:24

:D ja es liegt an der Definition des Betrags.
$$ \displaystyle |x|:={\begin{cases}\ \;\;\;\ x&\mathrm {\;\;f{\ddot {u}}r\;\;} x\geq 0\\\ -x&\mathrm {\;\;f{\ddot {u}}r\;\;} x<0\end{cases}} $$
Sowohl wenn die Zahl Null ist als auch wenn sie positiv ist, müssen wir an der Zahl nichts verändern. Nur bei den negativen Zahlen multiplizieren wir die Zahl mit \(-1 \), damit die Zahl positiv wird.
Also von allen Fällen müssen wir nur bei den negativen etwas verändern, damit wir nur den positiven Wert haben.
Aber wir müssen eben jeden Fall behandeln, auch die Null, deshalb ist diese mit in dem Fall wo wir die Zahl einfach belassen.
  ─   christian_strack 21.01.2020 um 23:41

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