Betragsrechner

Löse Betragsgleichungen und -ungleichungen mit KI-gestützten Schritt-für-Schritt-Lösungen

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Math Input
|x - 3| = 5
|2x + 1| < 7
|3x - 6| >= 9
|x^2 - 4| = 3

Was ist der Betrag?

Der Betrag einer reellen Zahl xx, geschrieben als x|x|, ist ihr Abstand von 00 auf dem Zahlenstrahl:

x={xfalls x0xfalls x<0|x| = \begin{cases} x & \text{falls } x \geq 0 \\ -x & \text{falls } x < 0 \end{cases}

Wichtige Eigenschaften:

  • x0|x| \geq 0 für alle xx, mit Gleichheit genau dann, wenn x=0x = 0.
  • xy=xy|xy| = |x||y| (Multiplikativität).
  • x+yx+y|x + y| \leq |x| + |y| (Dreiecksungleichung).
  • x2=x2|x|^2 = x^2, also x=x2|x| = \sqrt{x^2}.

Geometrische Deutung: ab|a - b| ist der Abstand zwischen den Zahlen aa und bb auf dem Zahlenstrahl. Deshalb lassen sich Betragsungleichungen sauber in Abstandsaussagen übersetzen.

Der Betrag lässt sich auf komplexe Zahlen (a+bi=a2+b2|a + bi| = \sqrt{a^2 + b^2}) und auf Vektoren (euklidische Norm) erweitern, aber hier konzentrieren wir uns auf den reellwertigen Fall, der in den meisten Aufgaben vorkommt.

So löst man Betragsaufgaben

Typ 1: Betragsgleichung

f(x)=c|f(x)| = c, wobei cc eine Konstante ist.

  • Falls c<0c < 0: keine Lösung (ein Betrag kann nie negativ sein).
  • Falls c=0c = 0: löse f(x)=0f(x) = 0.
  • Falls c>0c > 0: teile in zwei Fälle auf: f(x)=cf(x) = c oder f(x)=cf(x) = -c. Löse beide und behalte alle gültigen Lösungen.

Beispiel: 2x3=7|2x - 3| = 7 teilt sich auf in 2x3=72x - 3 = 7 oder 2x3=72x - 3 = -7 und ergibt x=5x = 5 oder x=2x = -2.

Typ 2: Kleiner-als-Ungleichung

f(x)<c|f(x)| < c (oder \leq), wobei c>0c > 0.

Gleichwertig zu: c<f(x)<c-c < f(x) < c (eine zusammengesetzte Ungleichung, UND).

Geometrische Bedeutung: f(x)f(x) liegt im Abstand kleiner als cc von 00.

Beispiel: 2x+1<7|2x + 1| < 7 wird zu 7<2x+1<7-7 < 2x + 1 < 7 und ergibt 4<x<3-4 < x < 3.

Falls c0c \leq 0, gibt es keine Lösung (bzw. nur f(x)=0f(x) = 0, falls c=0c = 0).

Typ 3: Größer-als-Ungleichung

f(x)>c|f(x)| > c (oder \geq), wobei c0c \geq 0.

Gleichwertig zu: f(x)<cf(x) < -c oder f(x)>cf(x) > c (eine Disjunktion, ODER).

Beispiel: 3x69|3x - 6| \geq 9 wird zu 3x693x - 6 \leq -9 oder 3x693x - 6 \geq 9 und ergibt x1x \leq -1 oder x5x \geq 5.

Falls c<0c < 0, erfüllt jede reelle Zahl die Ungleichung.

Knifflig: Betrag auf beiden Seiten

f(x)=g(x)|f(x)| = |g(x)| teilt sich auf in f(x)=g(x)f(x) = g(x) oder f(x)=g(x)f(x) = -g(x).

Lösungen überprüfen

Setze immer in die ursprüngliche Gleichung zurück ein. Quadrieren oder Fallunterscheidung kann in manchen Fällen Scheinlösungen einführen.

Häufige Fehler, die man vermeiden sollte

  • Den negativen Fall weglassen: x=5|x| = 5 hat zwei Lösungen, x=5x = 5 und x=5x = -5. Anfänger schreiben oft nur die positive auf.
  • UND und ODER vertauschen: x<c|x| < c nutzt UND (zwischen c-c und cc); x>c|x| > c nutzt ODER (kleiner als c-c oder größer als cc). Vertauscht man sie, erhält man falsche Antworten.
  • Vergessen, dass cc nicht negativ sein darf: f(x)=3|f(x)| = -3 hat keine Lösung, da f(x)0|f(x)| \geq 0 immer gilt.
  • Vorzeichenverwechslung im negativen Fall: 2x3=7|2x - 3| = 7 ergibt 2x3=72x - 3 = -7, nicht (2x)3=7-(2x) - 3 = 7. Negiere den gesamten Ausdruck, der gleich c-c ist.
  • Scheinlösungen übersehen: Setze nach dem Lösen immer in die ursprüngliche Gleichung zurück ein. Wenn die Betragsstruktur darauf beruhte, dass f(x)f(x) nicht negativ ist, überprüfe das.

Examples

Step 1: Teile in zwei Fälle auf: x3=5x - 3 = 5 oder x3=5x - 3 = -5
Step 2: Fall 1: x=8x = 8
Step 3: Fall 2: x=2x = -2
Step 4: Beide bestehen die Probe in der ursprünglichen Gleichung
Answer: x=8x = 8 oder x=2x = -2

Step 1: Kleiner-als-Ungleichung: schreibe als zusammengesetzte Ungleichung um
Step 2: 7<2x+1<7-7 < 2x + 1 < 7
Step 3: Subtrahiere 1: 8<2x<6-8 < 2x < 6
Step 4: Dividiere durch 2: 4<x<3-4 < x < 3
Answer: 4<x<3-4 < x < 3, oder in Intervallschreibweise (4,3)(-4, 3)

Step 1: Größer-gleich: teile in eine Disjunktion auf
Step 2: 3x693x - 6 \leq -9 oder 3x693x - 6 \geq 9
Step 3: Fall 1: 3x33x \leq -3, also x1x \leq -1
Step 4: Fall 2: 3x153x \geq 15, also x5x \geq 5
Answer: x1x \leq -1 oder x5x \geq 5

Frequently Asked Questions

Der Betrag ist immer nicht negativ (≥ 0), kann also nie gleich einer negativen Zahl sein. Die Gleichung hat keine reelle Lösung.

|x - a| ist der Abstand zwischen x und a auf dem Zahlenstrahl. Also bedeutet |x - 3| < 5 'x liegt höchstens 5 Einheiten von 3 entfernt', was sich zu -2 < x < 8 übersetzt.

|x| < c bedeutet 'x liegt innerhalb von c um 0' — ein einzelnes Intervall (UND). |x| > c bedeutet 'x liegt weiter als c von 0 entfernt' — zwei getrennte Intervalle (ODER). Die Geometrie erzwingt den logischen Operator.

Teile in zwei Fälle auf: x = 2x - 3 (ergibt x = 3) oder x = -(2x - 3) (ergibt x = 1). Überprüfe immer beide Lösungskandidaten in der ursprünglichen Gleichung.

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