Elementarmathematik Beispiele

$f (x) = x^{4} + 40 x^{2} - 441$

Schritt 1

Setze $x^{4} + 40 x^{2} - 441$ gleich $0$ .

$x^{4} + 40 x^{2} - 441 = 0$

Schritt 2

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.1

Setze $u = x^{2}$ in die Gleichung ein. Das macht die Quadratformel leicht anzuwenden.

$u^{2} + 40 u - 441 = 0$

$u = x^{2}$

Schritt 2.2

Faktorisiere $u^{2} + 40 u - 441$ unter der Verwendung der AC-Methode.

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Schritt 2.2.1

Betrachte die Form $x^{2} + b x + c$ . Finde ein Paar ganzer Zahlen, deren Produkt $c$ und deren Summe $b$ ist. In diesem Fall, deren Produkt $- 441$ und deren Summe $40$ ist.

$- 9, 49$

Schritt 2.2.2

Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.

$(u - 9) (u + 49) = 0$

Schritt 2.3

Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich $0$ ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich $0$ .

$u - 9 = 0$

$u + 49 = 0$

Schritt 2.4

Setze $u - 9$ gleich $0$ und löse nach $u$ auf.

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Schritt 2.4.1

Setze $u - 9$ gleich $0$ .

$u - 9 = 0$

Schritt 2.4.2

Addiere $9$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$u = 9$

Schritt 2.5

Setze $u + 49$ gleich $0$ und löse nach $u$ auf.

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Schritt 2.5.1

Setze $u + 49$ gleich $0$ .

$u + 49 = 0$

Schritt 2.5.2

Subtrahiere $49$ von beiden Seiten der Gleichung.

$u = - 49$

Schritt 2.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(u - 9) (u + 49) = 0$ wahr machen.

$u = 9, - 49$

Schritt 2.7

Rücksubstituiere den tatsächlichen Wert von $u = x^{2}$ in die gelöste Gleichung.

$x^{2} = 9$

${(x^{2})}^{1} = - 49$

Schritt 2.8

Löse die erste Gleichung nach $x$ auf.

$x^{2} = 9$

Schritt 2.9

Löse die Gleichung nach $x$ auf.

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Schritt 2.9.1

Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.

$x = \pm \sqrt{9}$

Schritt 2.9.2

Vereinfache $\pm \sqrt{9}$ .

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Schritt 2.9.2.1

Schreibe $9$ als $3^{2}$ um.

$x = \pm \sqrt{3^{2}}$

Schritt 2.9.2.2

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$x = \pm 3$

Schritt 2.9.3

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

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Schritt 2.9.3.1

Verwende zunächst den positiven Wert des $\pm$ , um die erste Lösung zu finden.

$x = 3$

Schritt 2.9.3.2

Als Nächstes verwende den negativen Wert von $\pm$ , um die zweite Lösung zu finden.

$x = - 3$

Schritt 2.9.3.3

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

$x = 3, - 3$

Schritt 2.10

Löse die zweite Gleichung nach $x$ auf.

${(x^{2})}^{1} = - 49$

Schritt 2.11

Löse die Gleichung nach $x$ auf.

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Schritt 2.11.1

Entferne die Klammern.

$x^{2} = - 49$

Schritt 2.11.2

Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.

$x = \pm \sqrt{- 49}$

Schritt 2.11.3

Vereinfache $\pm \sqrt{- 49}$ .

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Schritt 2.11.3.1

Schreibe $- 49$ als $- 1 (49)$ um.

$x = \pm \sqrt{- 1 (49)}$

Schritt 2.11.3.2

Schreibe $\sqrt{- 1 (49)}$ als $\sqrt{- 1} \cdot \sqrt{49}$ um.

$x = \pm \sqrt{- 1} \cdot \sqrt{49}$

Schritt 2.11.3.3

Schreibe $\sqrt{- 1}$ als $i$ um.

$x = \pm i \cdot \sqrt{49}$

Schritt 2.11.3.4

Schreibe $49$ als $7^{2}$ um.

$x = \pm i \cdot \sqrt{7^{2}}$

Schritt 2.11.3.5

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$x = \pm i \cdot 7$

Schritt 2.11.3.6

Bringe $7$ auf die linke Seite von $i$ .

$x = \pm 7 i$

Schritt 2.11.4

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

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Schritt 2.11.4.1

Verwende zunächst den positiven Wert des $\pm$ , um die erste Lösung zu finden.

$x = 7 i$

Schritt 2.11.4.2

Als Nächstes verwende den negativen Wert von $\pm$ , um die zweite Lösung zu finden.

$x = - 7 i$

Schritt 2.11.4.3

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

$x = 7 i, - 7 i$

Schritt 2.12

Die Lösung von $x^{4} + 40 x^{2} - 441 = 0$ ist $x = 3, - 3, 7 i, - 7 i$ .

$x = 3, - 3, 7 i, - 7 i$

Schritt 3