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√(7+√(7+x)) = x 

Nach meinen Überlegungen können dir beiden Seiten nie gleich werden, wenn man für x etwas einsetzt.

Aber wie beweise ich, dass es nicht geht?


Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.

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$$ \sqrt{7+\sqrt{7+x}} = x $$"Nach meinen Überlegungen können dir beiden Seiten nie gleich werden, wenn man für x etwas einsetzt."

Betrachten wir die beiden Seiten mal als Funktionen von \(x\). Der Graph der linken Funktion startet dann im Punkt \(\left(-7|\sqrt{7}\right)\), ist streng monoton steigend und rechtsgekrümmt. Der Graph der rechten Funktion startet im Punkt \(\left(-7|-7\right)\) und ist eine streng monoton steigende Halbgerade. Der Graph der linken Funktion liegt also zunächst oberhalb des Graphen der rechten Funktion und muss ihn daher entsprechend seiner Krümmung irgendwann genau einmal schneiden.

Ein wenig Herumprobieren macht deutlich, dass dies irgendwo zwischen \(x=3\) und \(x=4\) sein muss. Dies wäre dann ein möglicher Ansatz für die Anwendung irgendeines  passenden numerischen Verfahrens, und sei es auch nur eine einfache Intervallschachtelung durch fortgesetztes Einsetzen, unmittelbar auf die Gleichung.

Vermutlich möchte man es aber doch lieber algebraisch machen, dann weiß man nun bereits, welche Scheinlösungen ausgeschlossen werden können.

Avatar von 27 k

Fassen wir die Gleichung mal als Fixpunktgleichung auf und definieren und für die linke Seite eine Funktion:

f := x -> sqrt(7+sqrt(7+x))

Dann können wir etwa zum Startwert x=3.0 eine Iteration starten indem wir die linke Seite auf die rechte anwenden und bekommen:

$$ \begin{aligned} f(3.0) &= 3.187832753 \\f(f(3.0)) &= 3.19246589 \\f(f(f(3.0))) &= 3.192579546 \\f(f(f(f(3.0)))) &= 3.192582333 \\f(f(f(f(f(3.0))))) &= 3.192582402 \\\end{aligned} $$Das sind nach nur 5 Schritten schon 7 sichere Stellen. Die Rechnung habe ich mit einem CAS gemacht, sie lässt sich aber auch leicht auf jedem handelsüblichen Billigtaschenrechner durchführen.

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Falls die Aufgabe so lautet:

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Avatar von 121 k 🚀
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√(7+√(7+x)) = x   | quadrieren
7+√(7+x) = x ^2
√(7+x) = x ^2 - 7 | quadrieren
7 + x = x^4 - 28 * x^2 + 49
x^4 - 14 * x^2 - x + 42 = 0

geht noch weiter.

 

Avatar von 123 k 🚀

geht noch weiter. 

Schnell mal bei den anderen spicken :^)

Nach dem Graph gibt es 4 Lösungen
Lösbar mit dem Newton-Verfahren.

Da Quadrieren keine Äquivvalenzumformung ist
wären die Lösungen noch zu überprüfen.

Bild Mathematik

Der Hinweis auf das Newton-Verfahren ist hier völlig unangemessen!

Weiterhin sind deine Rechnungen falsch!

Zitat Anfang:

√(7+√(7+x)) = x   | quadrieren
7+√(7+x) = x 2
√(7+x) = x 2 - 7 | quadrieren
7 + x = x4 - 28 * x2 + 49
x4 - 14 * x2 - x + 42 = 0

geht noch weiter.

Zitat Ende.

Wenn man schon das NV  bemühen und sich einen Graph plotten lassen will,

würde sich der Graph von   h(x) = √(7 + √(7 + x)) - x   eher anbieten:

Bild Mathematik

Das ist in der Tat richtig!

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√(7+√(7+x)) = x  |^2

7+√(7+x)=x^2

 √(7+x)=x^2-7

7+x=(x^2-7)^2

7+x=x^4-14x^2+49

0=x^4-14x^2-x+42

errate x1=2 und x^2=-3 und führe eine Polynomdivison

durch.

Man erhält

0=(x-2)(x+3)(x^2-x+7)

Löse nun noch x^2-x+7=0

Das gibt dann x3,4 =1/2 ±√(29) /2

Führe nun mit jeder der Lösungen die Probe durch, da quadrieren im allgemeinen keine

Äquivalenzumformung darstellt.

Dann bleibt bloß noch x= 1/2 +√(29) /2

Avatar von 37 k

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