Lösungsformel und Diskriminante

Quadratic formula and discriminant

Mathematik Klasse 9 60 Aufgaben
AlgebraGleichungenQuadratischDiskriminante

Die Lösungsformel x = (−b ± √(b² − 4ac)) / (2a) löst jede quadratische Gleichung ax² + bx + c = 0; sie folgt aus der quadratischen Ergänzung. Die Diskriminante D = b² − 4ac sagt vor der Rechnung, ob es zwei, eine oder keine Lösung gibt, und die Skizze zeigt es als Schneiden, Berühren oder Verfehlen der x-Achse. Der Abschnitt räumt die typischen Fehler aus: die Gleichung nicht auf Normalform bringen, das Vorzeichen von b und c verlieren, die 2a nur unter die Wurzel schreiben. Er bereitet die Schnittpunkte von Gerade und Parabel in M9 2.2 vor.

Die Lösungsformel

Für alle übrigen Fälle gibt es die Lösungsformel. Zuerst bringt man die Gleichung auf die Form und liest a, b und c mit Vorzeichen ab. Dann gilt

Sie entsteht, wenn man quadratisch ergänzt. Beispiel: wird zu mit , , . Dann ist , also und . Zwei Fehler kommen oft vor: das Vorzeichen von b vergessen (bei b = −6 ist −b = 6) und die 2a nur unter die Wurzel schreiben, dabei wird der ganze Zähler durch 2a geteilt.

Stelle a = 2, b = 3 und c = −5 ein und lies die Nullstellen ab. Stimmen sie mit der Rechnung überein?

Die Diskriminante

Der Term unter der Wurzel, , entscheidet schon vor der weiteren Rechnung: Bei gibt es zwei Lösungen, bei genau eine, denn der Scheitel liegt dann auf der x-Achse, und bei keine, weil es aus einer negativen Zahl keine Wurzel gibt. Im Bild schneidet, berührt oder verfehlt die Parabel die x-Achse. So weiß man die Anzahl der Lösungen, bevor man rechnet. Beispiel: x² − 6x + 9 = 0 hat D = 36 − 36 = 0, also nur die Lösung x = 3; die Parabel berührt die Achse im Scheitel.

Drei Parabeln y = x² − 2x + c über derselben x-Achse: für c = −3 schneidet sie die Achse in zwei Punkten (D = 16), für c = 1 berührt sie die Achse in einem Punkt (D = 0), für c = 3 bleibt sie oberhalb der Achse (D = −8). x² − 2x − 3 = 0 D = 16 > 0 zwei Lösungen x² − 2x + 1 = 0 D = 0 = 0 eine Lösung x² − 2x + 3 = 0 D = −8 < 0 keine Lösung
Die Diskriminante D = b² − 4ac sagt voraus, ob die Parabel die x-Achse schneidet, berührt oder verfehlt.
Leicht
Multiple Choice #1 30s ▶ Testen

Die Gleichung x² = 3x − 2 wird auf die Form ax² + bx + c = 0 gebracht. Welche Werte haben a, b und c?

  • ● a = 1, b = −3, c = 2
  • ○ a = 1, b = 3, c = −2
  • ○ a = 1, b = 3, c = 2
Alles auf die linke Seite: x² − 3x + 2 = 0, also a = 1, b = −3, c = 2. Die anderen Optionen entstehen, wenn man beim Umstellen die Vorzeichen nicht mitnimmt oder die Gleichung gar nicht umstellt.
Multiple Choice #2 30s ▶ Testen

Die Gleichung 3x² = 12x wird auf die Form ax² + bx + c = 0 gebracht. Welche Werte haben a, b und c?

  • ● a = 3, b = −12, c = 0
  • ○ a = 3, b = 12, c = 0
  • ○ a = 3, b = 0, c = −12
3x² − 12x = 0: a = 3, b = −12, und ein Absolutglied fehlt, also c = 0. Die −12 steht bei x, nicht als Zahl allein.
Multiple Choice #3 35s ▶ Testen

Welche Rechnung liefert die Lösungen von x² − 6x + 5 = 0?

  • ● x = (6 ± √16) : 2
  • ○ x = (−6 ± √16) : 2
  • ○ x = (6 ± √56) : 2
Mit a = 1, b = −6, c = 5 ist −b = 6 und D = 36 − 20 = 16, also x = (6 ± √16) : 2 = (6 ± 4) : 2. Bei −6 wurde das Vorzeichen von b nicht umgedreht, bei √56 wurde 4ac addiert statt subtrahiert.
Multiple Choice #4 35s ▶ Testen

Welche Rechnung liefert die Lösungen von 2x² + 5x − 3 = 0?

  • ● x = (−5 ± √49) : 4
  • ○ x = (−5 ± √49) : 2
  • ○ x = (−5 ± √1) : 4
a = 2, b = 5, c = −3: D = 25 − 4 · 2 · (−3) = 25 + 24 = 49, der Nenner ist 2a = 4. Bei : 2 wurde a statt 2a geteilt, bei √1 wurde das Vorzeichen von c vergessen (25 − 24).
Multiple Choice #5 25s ▶ Testen

Wie viele Lösungen hat x² − 6x + 9 = 0?

  • ● 1
  • ○ 0
  • ○ 2
D = (−6)² − 4 · 1 · 9 = 36 − 36 = 0: genau eine Lösung, x = 3. Der Scheitel liegt auf der x-Achse. „Keine Lösung“ wäre der Fall D < 0.
Multiple Choice #6 30s ▶ Testen

Für welchen Wert von c hat x² + 6x + c = 0 keine Lösung?

  • ● c = 12
  • ○ c = 9
  • ○ c = 5
D = 36 − 4c. Bei c = 12 ist D = −12 < 0, keine Lösung. Bei c = 9 ist D = 0 (eine Lösung), bei c = 5 ist D = 16 > 0 (zwei Lösungen).
Multiple Choice #7 35s ▶ Testen

Der Graph gehört zu f(x) = x² − 4x + c. Welcher Wert von c passt?

  • ● c = 4
  • ○ c = 3
  • ○ c = 5
Die Parabel berührt die x-Achse nur, also D = 16 − 4c = 0 und c = 4. Bei c = 3 wäre D = 4 > 0 (Schnitt in zwei Punkten), bei c = 5 wäre D = −4 < 0 (die Parabel bliebe über der Achse).
Wahr / Falsch #8 25s ▶ Testen

Lea löst x² − 6x + 8 = 0 so: x = (−6 ± √4) : 2 Stimmt ihr Ansatz?

✓ Nein
Wahr / Falsch #9 25s ▶ Testen

Tim löst x² − 8x + 15 = 0 so: x = (−8 ± √4) : 2 Stimmt sein Ansatz?

✓ Nein
Wahr / Falsch #10 25s ▶ Testen

Hat die Gleichung genau eine Lösung? x² + 10x + 25 = 0

✓ Ja
Wahr / Falsch #11 25s ▶ Testen

Hat die Gleichung genau eine Lösung? x² − 12x + 36 = 0

✓ Ja
Wahr / Falsch #12 25s ▶ Testen

Leo löst x² + 10x + 21 = 0 so: x = 5 ± √(25 − 21). Stimmt das?

✓ Nein
Wahr / Falsch #13 25s ▶ Testen

Leo löst x² + 8x + 12 = 0 so: x = 4 ± √(16 − 12). Stimmt das?

✓ Nein
Mittel
Zahleneingabe #1 20s ▶ Testen

Die Gleichung 4x² − x = 9 wird auf die Form ax² + bx + c = 0 gebracht. Wie groß ist c?

✓ Antwort: -9
Die 9 wird nach links gebracht: 4x² − x − 9 = 0. Damit ist c = −9.
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Löse x² + 2x − 15 = 0. Wie lautet die kleinere Lösung?

✓ Antwort: -5
a = 1, b = 2, c = −15: D = 4 + 60 = 64, x = (−2 ± 8) : 2, also x = 3 oder x = −5. Die kleinere Lösung ist −5.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Berechne die Diskriminante D = b² − 4ac der Gleichung 3x² − 2x − 5 = 0.

✓ Antwort: 64
a = 3, b = −2, c = −5: D = (−2)² − 4 · 3 · (−5) = 4 + 60 = 64. Wegen c < 0 wird 4ac zu einer negativen Zahl, und das Minus davor macht sie positiv.
Zahleneingabe #4 40s ▶ Testen

Bring die Gleichung auf die Form ax² + bx + c = 0. Wie groß ist b? x² = 5x − 6

✓ Antwort: -5
Zahleneingabe #5 40s ▶ Testen

Bring die Gleichung auf die Form ax² + bx + c = 0. Wie groß ist b? x² + 4 = 7x

✓ Antwort: -7
Zahleneingabe #6 40s ▶ Testen

Berechne die Diskriminante D = b² − 4ac. x² − 2x − 8 = 0

✓ Antwort: 36
Zahleneingabe #7 40s ▶ Testen

Berechne die Diskriminante D = b² − 4ac. x² + 4x − 12 = 0

✓ Antwort: 64
Zahleneingabe #8 40s ▶ Testen

Berechne die Diskriminante D = b² − 4ac. 2x² + 3x − 2 = 0

✓ Antwort: 25
Zahleneingabe #9 40s ▶ Testen

Berechne die Diskriminante D = b² − 4ac. 3x² + x − 2 = 0

✓ Antwort: 25
Zahleneingabe #10 40s ▶ Testen

Wie viele Lösungen hat die Gleichung? x² + 4x + 5 = 0

✓ Antwort: 0
Zahleneingabe #11 40s ▶ Testen

Wie viele Lösungen hat die Gleichung? x² − 2x + 3 = 0

✓ Antwort: 0
Zahleneingabe #12 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die größere Lösung ein. x² − 2x − 8 = 0

✓ Antwort: 4
Zahleneingabe #13 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die größere Lösung ein. x² − 4x − 12 = 0

✓ Antwort: 6
Zahleneingabe #14 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die kleinere Lösung ein. x² + x − 6 = 0

✓ Antwort: -3
Zahleneingabe #15 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die kleinere Lösung ein. x² + 2x − 8 = 0

✓ Antwort: -4
Zahleneingabe #16 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die größere Lösung ein. 2x² − 5x − 3 = 0

✓ Antwort: 3
Zahleneingabe #17 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die größere Lösung ein. 2x² − 7x + 3 = 0

✓ Antwort: 3
Zahleneingabe #18 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die kleinere Lösung ein. x² = 2x + 15

✓ Antwort: -3
Zahleneingabe #19 60s ▶ Testen

Löse die Gleichung. Trag die kleinere Lösung ein. x² = x + 20

✓ Antwort: -4
Zahleneingabe #20 75s ▶ Testen

Ein Beet ist 3 m länger als breit und hat 40 m² Fläche. Wie breit ist es (in m)?

✓ Antwort: 5
Zahleneingabe #21 75s ▶ Testen

Ein Beet ist 2 m länger als breit und hat 48 m² Fläche. Wie breit ist es (in m)?

✓ Antwort: 6
Zahleneingabe #22 40s ▶ Testen

Bring 2x² − 8x + 6 = 0 auf die Form x² + px + q = 0. Wie groß ist p?

✓ Antwort: -4
Zahleneingabe #23 40s ▶ Testen

Bring 5x² − 10x + 5 = 0 auf die Form x² + px + q = 0. Wie groß ist p?

✓ Antwort: -2
Zahleneingabe #24 40s ▶ Testen

Bring 3x² + 12x − 15 = 0 auf die Form x² + px + q = 0. Wie groß ist q?

✓ Antwort: -5
Zahleneingabe #25 40s ▶ Testen

Bring 4x² − 8x − 12 = 0 auf die Form x² + px + q = 0. Wie groß ist q?

✓ Antwort: -3
Zahleneingabe #26 45s ▶ Testen

x² − 6x + 5 = 0. Wie groß ist (p/2)² − q?

✓ Antwort: 4
Zahleneingabe #27 45s ▶ Testen

x² − 8x + 7 = 0. Wie groß ist (p/2)² − q?

✓ Antwort: 9
Zahleneingabe #28 45s ▶ Testen

x² + 4x − 12 = 0. Wie groß ist (p/2)² − q?

✓ Antwort: 16
Zahleneingabe #29 45s ▶ Testen

x² + 6x − 7 = 0. Wie groß ist (p/2)² − q?

✓ Antwort: 16
Zahleneingabe #30 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: x² − 6x + 5 = 0. Wie heißt die größere Lösung?

✓ Antwort: 5
Zahleneingabe #31 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: x² − 8x + 7 = 0. Wie heißt die größere Lösung?

✓ Antwort: 7
Zahleneingabe #32 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: x² + 4x − 12 = 0. Wie heißt die kleinere Lösung?

✓ Antwort: -6
Zahleneingabe #33 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: x² + 6x − 7 = 0. Wie heißt die kleinere Lösung?

✓ Antwort: -7
Zahleneingabe #34 40s ▶ Testen

x² − 8x + 16 = 0. Wie viele Lösungen hat die Gleichung?

✓ Antwort: 1
Zahleneingabe #35 40s ▶ Testen

x² + 10x + 25 = 0. Wie viele Lösungen hat die Gleichung?

✓ Antwort: 1
Zahleneingabe #36 40s ▶ Testen

x² + 2x + 5 = 0. Wie viele Lösungen hat die Gleichung?

✓ Antwort: 0
Zahleneingabe #37 40s ▶ Testen

x² − 4x + 6 = 0. Wie viele Lösungen hat die Gleichung?

✓ Antwort: 0
Zahleneingabe #38 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: 2x² + 4x − 6 = 0. Wie heißt die größere Lösung?

✓ Antwort: 1
Zahleneingabe #39 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: 3x² − 6x − 24 = 0. Wie heißt die größere Lösung?

✓ Antwort: 4
Zahleneingabe #40 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: x² − x − 6 = 0. Wie heißt die größere Lösung?

✓ Antwort: 3
Zahleneingabe #41 60s ▶ Testen

Löse mit der pq-Formel: x² + x − 12 = 0. Wie heißt die größere Lösung?

✓ Antwort: 3
Zahleneingabe #42 60s ▶ Testen

Ein Rechteck ist 3 cm länger als breit und hat 40 cm² Fläche. Für die Breite x gilt x² + 3x − 40 = 0. Wie viel cm ist das Rechteck breit?

✓ Antwort: 5
Zahleneingabe #43 60s ▶ Testen

Ein Rechteck ist 2 cm länger als breit und hat 48 cm² Fläche. Für die Breite x gilt x² + 2x − 48 = 0. Wie viel cm ist das Rechteck breit?

✓ Antwort: 6
Schwer
Zahleneingabe #1 35s ▶ Testen

Die Gleichung x² = 3x + 10 soll mit der Lösungsformel gelöst werden. Berechne D = b² − 4ac.

✓ Antwort: 49
Normalform: x² − 3x − 10 = 0, also a = 1, b = −3, c = −10. D = (−3)² − 4 · 1 · (−10) = 9 + 40 = 49.
Zahleneingabe #2 50s ▶ Testen

Ein Ball fliegt auf der Bahn h(x) = −0,5x² + 2x + 2,5 (x und h in m). An welcher Stelle x > 0 trifft er den Boden (h = 0)?

✓ Antwort: 5
−0,5x² + 2x + 2,5 = 0 mit −2 multipliziert: x² − 4x − 5 = 0. D = 16 + 20 = 36, x = (4 ± 6) : 2, also x = 5 oder x = −1. Nur x = 5 ist sinnvoll.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Für welchen Wert von c hat x² − 8x + c = 0 genau eine Lösung?

✓ Antwort: 16
Genau eine Lösung heißt D = 0: (−8)² − 4 · 1 · c = 64 − 4c = 0, also c = 16. Dann ist x² − 8x + 16 = (x − 4)² = 0.
KI-bewertete Rechnung #4 360s ▶ Testen

Löse die Gleichung 3x² = 2 − 5x. Bringe sie auf Normalform, lies a, b und c ab, berechne die Diskriminante und sage, wie viele Lösungen es gibt. Berechne die Lösungen und mache die Probe für eine Lösung. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Normalform: 3x² + 5x − 2 = 0, a = 3, b = 5, c = −2. D = 25 − 4 · 3 · (−2) = 25 + 24 = 49 > 0, also zwei Lösungen. x = (−5 ± 7) : 6, also x₁ = 1/3 und x₂ = −2. Probe für x = −2: 3 · 4 + 5 · (−2) − 2 = 12 − 10 − 2 = 0.
Normalform 3x² + 5x − 2 = 0 mit a = 3, b = 5, c = −2. D = 49, die Lösungen sind x = (−5 ± 7) : 6, also 1/3 und −2. Probe: 3 · (−2)² + 5 · (−2) − 2 = 0.