Zwei, eine oder keine Nullstelle
An einer Nullstelle trifft der Graph die \(x\)-Achse. Eine Parabel kann sie zweimal schneiden, einmal berühren oder gar nicht erreichen.
Die orange Parabel schneidet die \(x\)-Achse zweimal, die rote berührt sie bei \((1\,|\,0)\), die grüne erreicht sie nicht. Mehr als diese drei Fälle gibt es nicht.
- Zwei Nullstellen:die Parabel schneidet die \(x\)-Achse an zwei Stellen.
- Eine Nullstelle:die Parabel berührt die \(x\)-Achse, der Scheitelpunkt liegt auf ihr.
- Keine Nullstelle:die Parabel liegt ganz oberhalb oder ganz unterhalb der \(x\)-Achse.
Anzahl der Nullstellen: Eine quadratische Funktion hat zwei, eine oder keine Nullstelle.
Nullstellen mit der pq-Formel
Du setzt \(f(x)=0\) und wendest die pq-Formel an. Sie gilt nur für die Normalform \(x^2+px+q=0\).
- Normalform:vor \(x^2\) steht keine Zahl — sonst zuerst durch \(a\) teilen.
- \(p\) und \(q\):mit ihrem Vorzeichen ablesen.
- \(\pm\):einmal mit Plus, einmal mit Minus rechnen.
- Wert unter der Wurzel:positiv: zwei, null: eine, negativ: keine Nullstelle.
pq-Formel: \(x_{1/2}=-\dfrac{p}{2}\pm\sqrt{\left(\dfrac{p}{2}\right)^2-q}\)
Was entscheidet nun darüber, welcher der drei Fälle eintritt? Stelle \(p\) und \(q\) ein und beobachte den Wert unter der Wurzel.
Der Wert unter der Wurzel
Die beiden Regler verändern \(p\) und \(q\) in der Normalform \(f(x)=x^2+px+q\). Rechts siehst du, was die pq-Formel unter der Wurzel stehen hat. Mit den Schaltflächen springst du direkt in einen der drei Fälle.
Achte darauf, wann die Farbe umschlägt: Solange unter der Wurzel eine positive Zahl steht, gibt es zwei Nullstellen. Wird der Wert genau null, fallen beide zusammen — es bleibt eine. Wird er negativ, lässt sich die Wurzel nicht ziehen, und es gibt keine Nullstelle.
Das Beispiel in vier Schritten
Bei \(f(x)=2x^2-8x-10\) steht vor \(x^2\) eine 2. Du stellst also zuerst die Normalform her.
- 1. Normalform:\(2x^2-8x-10=0\;\;\vert:2\;\;\Rightarrow\; x^2-4x-5=0\).
- 2. \(p\) und \(q\):\(p=-4\), \(q=-5\).
- 3. Einsetzen:\(x_{1/2}=2\pm\sqrt{4+5}=2\pm 3\).
- 4. Lösung:\(x_1=5\), \(x_2=-1\) — unter der Wurzel steht \(9>0\), also zwei Nullstellen.
Die Parabel schneidet die \(x\)-Achse an zwei Stellen. Es sind genau die berechneten Nullstellen \(x_1=5\) und \(x_2=-1\).
Derselbe Weg mit dem GTR
Mit dem GTR löst du \(f(x)=0\) ohne Umformen. Du gibst den Term ein, wie er dasteht.
- Eingabe:\(Y_1=2x^2-8x-10\) — der Originalterm.
- Befehl:Nullstellen-Befehl (Zero) anwenden.
- Ausgabe:\(x_1=5\), \(x_2=-1\).
- Vergleich:pq-Formel und GTR liefern dieselben Nullstellen.
GTR: Originalterm eingeben — keine Normalform nötig.
Allgemeine Hinweise
Erst die Normalform
Die pq-Formel gilt nur, wenn vor \(x^2\) keine Zahl steht. Teile sonst zuerst die ganze Gleichung durch \(a\).
Vorzeichen von p und q
Übernimm \(p\) und \(q\) mit ihrem Vorzeichen. Negative Zahlen setzt du in Klammern ein.
Wurzel zuerst
Berechne zuerst den Wert unter der Wurzel. Er verrät dir sofort, wie viele Nullstellen es gibt.
