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Aufgabe:

Für welche x >= 0 ist der Ausdruck log(4x^2+4*x-3) nicht definiert

Hierbei ist die untere und obere Intervallsgrenze x gesucht


Problem/Ansatz:

wie löse ich das, bitte mit Rechenweg

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Du musst 4x^2+4*x-3>0 untersuchen.

Zu 4x^2+4*x-3 gehört eine nach oben offene Parabel.

Das wird größer 0 jeweils links von der kleineren und rechts von der größeren Nullstelle.

Also kleiner -3/2 oder größer 1/2.

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aber durch welche Rechnung kommt man dann auf die beiden ergebnisse?

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Aloha :)

Du sollst alle \(x\ge0\) bestimmen, für die der folgende Ausdruck nicht definiert ist:$$\log(4x^2+4x-3)$$Logarithmusfunktionen sind nur für positive Argumente definiert. Wir suchen also die Fälle, in denen das Argument nicht positiv ist:$$4x^2+4x-3\le0\quad\big|\div4$$$$x^2\red {+1}\cdot x\green{-\frac34}\le0$$Wir wollen die linke Seite nun faktorisieren. Dazu brauchen wir zwei Zahlen, deren Summe \((\red{+1})\) und deren Produkt \((\green{-\frac34})\) ist. Diese Zahlen sind \((\pink{+\frac32})\) und \((\pink{-\frac12})\).$$\left(x\pink{+\frac32}\right)\cdot\left(x\pink{-\frac12}\right)\le0$$

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Einschub:

Wenn du diese beiden Zahlen zur Faktorisierung nicht findest, kannst du auch mit der pq-Formel die Nullstellen berechnen$$x_{1;2}=-\frac {\red p}{2}\pm\sqrt{\left(\frac{\red p}{2}\right)^2-\green q}=-\frac {\red 1}{2}\pm\sqrt{\left(\frac{\red 1}{2}\right)^2-\left(\green{-\frac34}\right)}=-\frac12\pm1=\left\{\begin{array}{r}-\frac32\\[1ex]+\frac12\end{array}\right.$$musst aber dann die Vorzeichen der Lösungen noch wechseln.

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Laut Aufgabenstellung ist \(x\ge0\). Daher ist der linke Faktor \((x\pink{+\frac32})>0\). Also muss der zweite Faktor \(\le0\) sein, damit das Produkt \(\le0\) ist:$$x-\frac12\le0\implies x\le\frac12$$

Der Ausdruck ist also nicht definiert für \(x\in[0;\frac12]\).

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