Löse die quadratische Gleichung 4x2+k2=−mx in Abhängigkeit von den Parametern k>0 und m.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: die Mitternachtsformel
Forme die quadratische Gleichung so um, dass auf einer Seite die Null steht.
4x2+k2=−mx
4x2+mx+k2=0
Lese die Koeffizienten a, b und c der allgemeinen Form ab.
a=4,b=m,c=k2
Berechne die Diskriminante D=b2−4ac der Gleichung.
D=m2−4⋅4⋅k2=m2−16k2=(m+4k)(m−4k)
Überprüfe die Diskriminante in Abhängigkeit von m und k auf ihr Vorzeichen, indem du sie gleich Null setzt.
D=(m+4k)⋅(m−4k)=0 ⇔m=−4k oder m=4k
Da die Diskriminante D(m) eine nach oben geöffnete Parabel darstellt, kannst du daran das Vorzeichenverhalten ablesen.
Ist m<−4k oder m>4k , dann ist D(m)>0 und es gibt zwei Lösungen. Ist m=−4k oder m=4k, so ist D(m)=0 und es gibt genau eine Lösung. Für m ∈(−4k,4k) ist D(m)<0, also gibt es keine Lösung.
Wende nun die Mitternachtsformel an, um die Lösungen zu bestimmen. Beachte dabei aber die verschiedenen Fälle von oben
Für m<−4k oder m>4k ist:
x1,2=8−m±m2−16k
Für m=−4k oder m=4k ist:
x=8−m±0=8−m
Ist stattdessen m∈(−4k,4k), dann gibt es keine Lösung.