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Hallo Zusammen,

ich komme bei einer Aufgabe nicht weiter. Die Lösung habe ich, jedoch keinen Rechenweg. Die Aufgabe lautet:

ƒ1(t) = \( \frac{2+t^2}{1+t^2} \)

ƒ2(t) = t - \( \frac{t}{1 + t^2} \)

Ich habe daraufhin ƒ1(t) nach t umgestellt und dabei dieses Ergebnis erhalten:

t = \( \sqrt{\frac{x-2}{-x + 1}} \)

ƒ2(t) kann laut dem Buch ebenfalls vereinfacht werden zu

f2(t) = \( \frac{t^2}{1+t^2} \)

Setze ich jetzt t aus ƒ1(t) in f2(t) ein, so erhalte ich folgenden Funktion

R(x) = \( \frac{(\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3}{1 + (\frac{x-2}{-x+1})^2} \)

Diese Funktion soll lt. Buch noch vereinfacht werden können und nach der Vereinfachung wie folgt aussehen

R(x) = ± (2 - x) * \( \sqrt{\frac{2-x}{x-1}} \)

Ich komme einfach nicht zu dieser Vereinfachung hin. Vielleicht habe ich auch beim umstellen von f1(t) nach t einen Fehler gemacht. Jedenfalls bin ich so langsam verzweifelt. Wenn jedoch meine Berechnungen richtig sein sollten, dann wäre ich sehr dankbar für den Rechenweg zur Vereinfachung der Funktion.

Vielen Dank im Voraus.

Thorsten

Quelle:
Lothar Kusch, Heinz Jung, Karlheinz Rüdiger: Kusch Mathematik 3 - Differentialrechnung Aufgabensammlung und Lösungen, Auflage 9, 1995, Berlin, Cornelsen Verlag, Seite 69, Aufgabe 6

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Du hast ƒ1(t)=x gesetzt und dann nach t umgestellt und dabei dieses Ergebnis erhalten: t = \( \sqrt{\frac{x-2}{-x + 1}} \). wenn du jetzt dieses t in f2(t) = \( \frac{t^2}{1+t^2} \) einsetzt, so erhältst du folgende Funktion R(x)=2-x.

Danach ist aber gar nicht gefragt, da \(f_2(t)\) bereits falsch angegeben wurde, siehe Anmerkung in meiner Antwort. In der korrekten Version steht im Zähler \(t³\) weshalb das Ergebnis dann noch einmal mit \(t\) multipliziert werden muss. Das passt dann mit der Lösung aus dem Buch.

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Beste Antwort

t = \( \sqrt{\frac{x-2}{-x + 1}} \)

Zunächst mit \(-1\) erweitern, damit „vorne“ kein Minus im Nenner steht oder eben \(1-x\) schreiben.

f2(t) = \( \frac{t^2}{1+t^2} \)

Tippfehler, da muss ³ im Zähler stehen.

t = \( \sqrt{\frac{x-2}{-x + 1}} \)

Denk hier an die negative Lösung.

R(x) = \( \frac{(\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3}{1 + (\frac{x-2}{-x+1})^2} \)

Hier hast du falsch eingesetzt. Der Zähler passt, im Nenner sollte aber das Quadrat nicht mehr stehen, denn du setzt ja eine Wurzel ein. Zusammen mit dem Quadrat fällt diese dann jedoch weg. Korrekt ist also

\(R(x)= \frac{(\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3}{1 + (\frac{x-2}{-x+1})}, \)

wo du nun im Zähler teilweise die Wurzel ziehen kannst und das irgendwie mit dem Nenner vereinfacht bekommen solltest. Tipp: Erweitere den Bruch mit \(1-x\), damit du den Doppelbruch los wirst.

Avatar von 18 k

Hallo Apfelmännchen,

vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Zwei Fehler, die du oben bei mir gefunden hast, kommen lediglich vom Abschreiben. Die Funktion

f2(t) = \( \frac{t^2}{1+t^3} \)

hatte ich lediglich falsch ins Forum geschrieben, aber in meinem Lösungsversuch stand es richtig. Ebenfalls die Wurzel unter dem Bruchstrich war bereits weg, da sich die Wurzel und die Potenz gegenseitig aufheben.

Irgendwie habe ich immer noch ein Brett vor dem Kopf. Wenn ich versuche den Bruch zu erweitern, komme ich nicht zum gewünschten Ergebnis.

1. Bruch mit (x-1) erweitern

\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{(1 + (\frac{x-2}{-x+1})) * (1 -x)} \)

2. Erweiterung unter dem Bruchstrich ausrechnen

\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{1 * (1 - x) + \frac{(x-2)*(1-x)}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{1 - x + \frac{(x -x -2 + 2x)}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{1 - x + \frac{2x -2}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{\frac{(1 - x) * (1 - x)}{1 - x} + \frac{2x -2}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{\frac{(1 - x - x + x^2)}{1 - x} + \frac{2x -2}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{\frac{(1 -2x + x^2)}{1 - x} + \frac{2x -2}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{ \frac{2x -2 + 1  -2x + x^2}{-x+1}} \)


\(R(x)= \frac{((\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}})^3) * (1-x)}{ \frac{-1 + x^2}{-x+1}} \)

Und hier fahre ich mich dann fest und komme einfach nicht weiter. Ich gehe davon aus, dass ich irgendwo einen großen Fehler gemacht habe und ihn einfach nicht sehen will. Aus diesem Grund schicke ich dir auch meinen Rechenweg mit und hoffe, dass vielleicht meinen Fehler siehst.

Das Problem ist, dass du dir quasi selbst ein Bein stellst und den Sinn des Erweiterns nicht verstanden hast. Das, was du da im Nenner fabrizierst, kann früher oder später nur zu Fehlern führen.

Zunächst schreibe

\(\frac{x-2}{-x+1}=\frac{x-2}{1-x}\).

Das muss man nicht machen, aber sorgt zumindest dafür, dass im Nenner vorne kein Minus mehr steht. Dann solltest du auch sofort sehen, was das Erweitern mit \(1-x\) bewirkt. Das liefert dir dann nämlich durch Kürzen im Nenner (manchmal sind weniger Klammern besser):

\(R(x)= \frac{\left(\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}}\right)^3 (1-x)}{(1 + \frac{x-2}{1-x}) (1 -x)}=\frac{\left(\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}}\right)^3 (1-x)}{(1-x + x-2)}=\frac{\left(\sqrt{\frac{x-2}{-x+1}}\right)^3 (1-x)}{-1}\)

Und nun ziehst du bitte im Zähler in der Wurzel den Faktor \(\frac{x-2}{1-x}\) heraus und kürzt erneut.

Wiederhole bitte dringend Bruchrechnung und vermeide es, in einem solchen Fall, alles auszumultiplizieren. Es geht häufig gerade darum, Faktoren beizubehalten, um sie bei Bedarf zu kürzen.

Hallo Apfelmännchen,

vielen Dank für deine mehr als ausführliche Antwort. Im Moment schäme ich mich gerade, dass ich mir hiermit so schwer tue und gelobe Besserung. In allen meinen Büchern ("Kusch Mathematik Teil 1 - 4", "Mathematik verständlich"), wird auf das Bruchrechnen gerade mal auf fünf Seiten eingegangen und auf Aufgaben, wie oben beschrieben, überhaupt nicht. Auch auf Youtube habe ich verzweifelt gesucht und nichts gefunden. Manchmal brauche ich nur einen Schub und manchmal etwas mehr. Es fällt mir auch sehr schwer, wenn ich das Ergebnis und keinen Rechenweg bei den Lösungen habe. Meistens ist dir Rechnung an sich richtig, allerdings beim vereinfachen passieren dass die Fehler oder ich stehe ratlos vor der Aufgabe und verstehe nicht, warum die Lösung im Buch so sehr von meiner Lösung abweicht. Kannst du mir ein Buch empfehlen?

Vielen lieben Dank im Voraus und ein schönes Wochenende,

Thorsten

Nutzt du nur die Lösungsbücher von Kusch oder auch die entsprechenden Lehrbücher? In den ersteren wird nämlich regelmäßig auch auf das entsprechende Lehrbuch verwiesen. Ansonsten wird die Bruchrechnung ja bereits in Klasse 6 behandelt und der Umgang mit Termen und Variablen dann ab Klasse 7/8. Leider wird das heutzutage in den Schulen aber nur noch „kurz besprochen“ und nicht mehr intensiv geübt.

Ich war ein bisschen überrascht, dass du nicht gesehen hast, dass man im Nenner dann den Faktor \(1-x\) kürzen kann und du stattdessen alles ausmultipliziert hast. Wenn man so etwas macht, kommt man eher selten oder zumindest nur so schwerlich zum Ziel.

Termumformungen erfordern in der Regel nur eine gute Übung und eine korrekte Anwendung der mathematischen Regeln. Dazu muss man diese natürlich verstanden haben. Dazu zählen Potenz- und Wurzelgesetze, Bruchrechnung, Distributiv-, Assoziativ- und Kommutativgesetz, aber auch der Umgang mit positiven und negativen Zahlen.

Die Bücher von Kusch sind schon sehr gut. Auf die Grundlagen wir da bei insbesondere in Band 1 ausführlich eingegangen. Sowohl im Lehr- als auch im Lösungsbuch findest du da auf mehr als auf fünf Seiten etwas zur Bruchrechnung.

Ich finde es dabei gut, dass es keine vollständigen Lösungswege gibt, denn das führt in der Regel nur dazu, dass man versucht, diese nachzuvollziehen, ohne selbst auszuprobieren, wie man dorthin kommt. Das jedoch gehört zu einem guten Lernprozess einfach dazu. Daher nicht aufgeben und dich mit den Gesetzen weiter vertraut machen. Nach einer Sackgasse noch einmal einen neuen Versuch wagen und dabei die grundlegenden Regeln nicht aus den Augen verlieren. Vieles erfordert auch ein gewisses Maß an Erfahrung, die man aber nur sammeln kann, wenn man sich regelmäßig an derartige Aufgaben wagt.


Ich wünsche dir auch noch einen angenehmen Restsonntag. :)

Ich habe alle vier Teile der Kusch Buchreihe und dazu alle vier Lösungsbücher. Es kommt mir allerdings bei den Büchern immer so vor, dass anhand der einfachen Beispiele der Weg gezeigt wird und die Übungsaufgaben doppelt bis dreifach so schwer sind. Ich habe mich eigentlich durch die ersten beiden Teile durchgearbeitet und versucht, alle Übungsaufgaben zu lösen. Im Großen und Ganzen ist mir das auch nicht so schlecht gelungen. Aber irgendwie fehlt mir manchmal jemand, der mir über die Schultern schaut. :-)

In der Schule wurden alle Bereiche auf jeden Fall behandelt, wenn auch manchmal nur technisch, damit der Lehrer das Themengebiet abhacken konnte. Das ist aber keine Entschuldigung, dass ich nicht bei der Sache geblieben bin. Jetzt bin ich über 30 Jahre aus der Schule raus und versuche einfach wieder in die Materie zu kommen.

Ich werde mir den ersten Teil noch einmal von vorne bis hinten anschauen und hoffe, dass diesmal mehr hängen bleibt.

Vielen Dank für die aufmunternden Worte und deine Hilfe.

Viele Grüße

Thorsten

Es kommt mir allerdings bei den Büchern immer so vor, dass anhand der einfachen Beispiele der Weg gezeigt wird und die Übungsaufgaben doppelt bis dreifach so schwer sind.

Das ist häufig normal. Solche Aufgaben sollen dazu anregen, über die Lösung intensiver nachzudenken. Dadurch kann man den Umgang mit den ganzen Rechenregeln erst verinnerlichen und verstehen. Es ist manchmal ein bisschen wie Rätseln, aber davon darf man sich nicht unterkriegen lassen. Das meiste hat eben viel mit Erfahrung und der sich dabei entwickelnden Routine zu tun.

Davon lasse ich mich auch nicht unterkriegen. Zum Glück habe ich dieses Forum hier gefunden, wo ich fragen stellen kann. Ich kenne sonst niemanden, der mir helfen kann.

Sehr gute Einstellung. Solange du auch Freude dabei hast, solche Aufgaben zu machen, hast du schon gute Voraussetzungen.

Darf man fragen, mit welchem Ziel du Mathematik betreibst, wo du doch schon so lange aus der Schule raus bist?

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