Betragsungleichungen

Bei Betragsungleichungen handelt es sich um Ungleichungen, in denen Beträge vorkommen. Sie werden in der Regel durch Fallunterscheidung gelöst.

Beispiel

BetragsUgl.png
x1+x23|x-1|+|x-2|\leq 3(1)

Grafische Lösung

Nebenstehende Grafik zeigt das Bild der Funktion f(x)=x1+x23f(x)=|x-1|+|x-2|- 3, die Lösungsmenge LL enthält alle Werte, für die der Graph unterhalb der x-Achse verläuft. Als grafische Lösung erhalten wir das Intervall L=[0,3]L=[0,3].
 
 

Rechnerische Lösung durch Fallunterscheidung

Kriterium für die gewählten Fälle bei der Lösung von (1) sind die Intervalle, in denen einzelne Teile des Terms das Vorzeichen wechseln.
Fall 1: x<1x<1
Es gilt x1<0x-1<0 und x2<0x-2<0 und (1) vereinfacht sich zu
(x1)+(x2)=x+1x+2=2x+33-(x-1)+-(x-2)=-x+1-x+2=-2x+3\leq 3,
was äquivalent zu 2x0-2x\leq0 und x0x\geq0 ist.
Damit haben wir die erste Teillösung gefunden: L1=[0,1[L_1=[0,1[.
Fall 2: 1x<21\leq x <2
In diesem Fall gilt x10x-1\geq 0 und x2<0x-2<0 und (1) vereinfacht sich zu
x1+(x2)=x1x+2=13x-1+-(x-2)=x-1-x+2=1\leq 3,
was immer war ist. Also: L2=[1,2[L_2=[1,2[.
Fall 3: x2x\geq 2
Jetzt sind die beiden Terme positiv und es gilt:
x1+x2=2x33x-1+x-2=2x-3\leq3,
was äquivalent zu 2x62x\leq 6 und x3x\leq 3 ist. Damit ist L3=[2,3]L_3=[2,3].
Für die Lösungsmenge LL von (1) gilt:
L=L1L2L3=[0,1[[1,2[[2,3]=[0,3]L=L_1\cup L_2\cup L_3=[0,1[\cup[1,2[\cup[2,3]=[0,3],
was der grafischen Lösung entspricht.

Es gibt Dinge, die den meisten Menschen unglaublich erscheinen, die nicht Mathematik studiert haben.

Archimedes

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