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Stellen Sie aus rund 20.000 Matheaufgaben Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen, von der 3. bis zur 13. Klasse. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Lineare Ungleichungen graphisch und rechnerisch lösen

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4125058
Zwei Handy-Anbieter haben unterschiedliche Tarife für ihre Prepaid-Karten: Anbieter „Anruf“: \(5{,}00\,\text{€}\) Grundgebühr pro Monat plus \(0{,}10\,\text{€}\) pro telefonierter Minute. Anbieter „Quassel“: Keine Grundgebühr, dafür \(0{,}25\,\text{€}\) pro telefonierter Minute. a) Stelle für beide Anbieter einen Term auf, mit dem man die monatlichen Kosten für \(m\) Minuten berechnen kann. b) Berechne die Kosten für \(20\) Minuten und für \(50\) Minuten bei beiden Anbietern. c) Ab welcher Gesprächsdauer ist der Anbieter „Anruf“ günstiger? Begründe deine Überlegung mithilfe deiner Ergebnisse aus b).

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, welche Kosten fest sind und welche sich mit jeder Minute ändern. - Wie rechnet man einen Preis pro Minute in Gesamtkosten um? - Vergleiche die Ergebnisse aus Aufgabenteil b), um zu sehen, welcher Tarif bei steigender Minutenzahl attraktiver wird.

Lösung

1. Aufstellen der Terme: Für Anbieter „Anruf“ ergibt sich \(T_A(m) = 5 + 0{,}10 \cdot m\), für Anbieter „Quassel“ gilt \(T_Q(m) = 0{,}25 \cdot m\). 2. Berechnung für \(20\) Minuten: \(T_A(20) = 5 + 0{,}10 \cdot 20 = 7{,}00\,\text{€}\) und \(T_Q(20) = 0{,}25 \cdot 20 = 5{,}00\,\text{€}\). 3. Berechnung für \(50\) Minuten: \(T_A(50) = 5 + 0{,}10 \cdot 50 = 10{,}00\,\text{€}\) und \(T_Q(50) = 0{,}25 \cdot 50 = 12{,}50\,\text{€}\). 4. Vergleich und Begründung: Bei \(20\) Minuten ist „Quassel“ günstiger (\(5{,}00\,\text{€} < 7{,}00\,\text{€}\)), bei \(50\) Minuten ist „Anruf“ günstiger (\(10{,}00\,\text{€} < 12{,}50\,\text{€}\)). Der Anbieter „Anruf“ lohnt sich also bei längeren Gesprächszeiten (genauer gesagt für \(m > 33\frac{1}{3}\); bei ganzzahligen Minuten also ab \(34\) Minuten).

Antwort

a) Anbieter „Anruf“: \(5 + 0{,}10 \cdot m\); Anbieter „Quassel“: \(0{,}25 \cdot m\). b) Bei \(20\) Min.: „Anruf“ \(7{,}00\,\text{€}\), „Quassel“ \(5{,}00\,\text{€}\). Bei \(50\) Min.: „Anruf“ \(10{,}00\,\text{€}\), „Quassel“ \(12{,}50\,\text{€}\). c) Der Anbieter „Anruf“ lohnt sich bei längeren Gesprächen (bei mehr als \(33\frac{1}{3}\) Minuten, bei ganzzahligen Minuten ab \(34\) Minuten), da die geringeren Minutenkosten die Grundgebühr irgendwann ausgleichen.
4131808
Bestimme die Lösungsmenge der folgenden Ungleichungen über der Grundmenge \(\mathbb{R}\). Gib die Ergebnisse in Mengenschreibweise an. a) \(5x + 12 < 2x - 3\) b) \(4 - 3x \ge 16 + x\)

Denkanstöße

- Was passiert mit dem Relationszeichen, wenn du eine Ungleichung mit einer negativen Zahl multiplizierst oder durch eine negative Zahl dividierst? - Versuche zuerst, alle Terme mit \(x\) auf eine Seite und alle Zahlen auf die andere Seite der Ungleichung zu bringen. - Gehe bei Ungleichungen genau wie bei Gleichungen vor, beachte aber die Sonderregeln für die Multiplikation und Division mit negativen Werten.

Lösung

1. Teilaufgabe a): Subtraktion von \(2x\) und \(12\) auf beiden Seiten ergibt \(3x < -15\). Division durch \(3\) führt zu \(x < -5\). Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x < -5\}\). 2. Teilaufgabe b): Subtraktion von \(x\) und \(4\) auf beiden Seiten ergibt \(-4x \ge 12\). Division durch \(-4\) unter Umkehrung des Relationszeichens führt zu \(x \le -3\). Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \le -3\}\).

Antwort

a) \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x < -5\}\) b) \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \le -3\}\)
4131868
Ein Kunstschmied möchte aus einem \(5\,\text{m}\) langen Eisenstab den Rahmen für ein rechteckiges Gitter herstellen. Die Breite des Gitters soll genau doppelt so groß sein wie seine Höhe. Der Schmied möchte so wenig Verschnitt wie möglich haben, darf aber die Gesamtlänge des Stabes nicht überschreiten. Bestimme die größtmögliche Höhe des Gitters in ganzen Zentimetern, die der Schmied realisieren kann.

Denkanstöße

- Wie berechnet man den Umfang eines Rechtecks? - Achte darauf, alle Längenangaben in derselben Einheit (zum Beispiel Zentimeter) zu verwenden. - Was bedeutet „darf die Gesamtlänge nicht überschreiten“ für das mathematische Zeichen in deiner Rechnung?

Lösung

1. Definition der Variablen: Sei \(h\) die Höhe des Gitters in \(\text{cm}\). Dann ist die Breite \(b = 2h\). 2. Aufstellen der Ungleichung für den Umfang \(U\): \(U = 2 \cdot (h + b) = 2 \cdot (h + 2h) = 6h\). 3. Berücksichtigung der Materialbegrenzung: \(6h \le 500\), da \(5\,\text{m} = 500\,\text{cm}\). 4. Lösen der Ungleichung: \(h \le \frac{500}{6} \approx 83{,}33\). 5. Bestimmung des maximalen ganzzahligen Wertes: Da \(h\) eine ganze Zahl in \(\text{cm}\) sein soll, ist die größtmögliche Höhe \(h = 83\,\text{cm}\).

Antwort

Die größtmögliche Höhe des Gitters beträgt \(83\,\text{cm}\).
4132018
Zwei Mobilfunkanbieter werben mit unterschiedlichen Tarifen. Tarif „Smart“ kostet monatlich \(4{,}95\,\text{€}\) Grundgebühr zuzüglich \(0{,}12\,\text{€}\) pro Gesprächsminute. Der Tarif „Power“ hat eine Grundgebühr von \(9{,}95\,\text{€}\) und einen Minutenpreis von \(0{,}08\,\text{€}\). a) Wie hoch sind die monatlichen Kosten bei einer Gesprächsdauer von \(80\,\text{Minuten}\) in beiden Tarifen? b) Ab welcher Gesprächsdauer ist der Tarif „Power“ günstiger als der Tarif „Smart“?

Denkanstöße

- Kannst du für jeden Tarif eine Rechenvorschrift aufstellen, die die Kosten in Abhängigkeit von den Minuten angibt? - Was genau bedeutet es mathematisch, wenn ein Tarif „günstiger“ ist als ein anderer? - Wie gehst du vor, wenn du herausfinden willst, wann zwei verschiedene Angebote genau gleich viel kosten? - Achte darauf, die festen Kosten (Grundgebühr) und die veränderlichen Kosten (Minutenpreis) richtig zu kombinieren.

Lösung

1. Aufstellen der Kostenfunktionen für die Gesprächsdauer \(x\) in Minuten: \(K_S(x) = 4{,}95 + 0{,}12x\) und \(K_P(x) = 9{,}95 + 0{,}08x\). 2. Berechnung der Kosten für \(80\,\text{Minuten}\): \(K_S(80) = 4{,}95 + 0{,}12 \cdot 80 = 14{,}55\,\text{€}\) und \(K_P(80) = 9{,}95 + 0{,}08 \cdot 80 = 16{,}35\,\text{€}\). 3. Ansatz zur Bestimmung der Kostenschwelle durch die Ungleichung \(K_P(x) < K_S(x)\): \(9{,}95 + 0{,}08x < 4{,}95 + 0{,}12x\). 4. Umformung der Ungleichung: Subtraktion von \(4{,}95\) und \(0{,}08x\) ergibt \(5{,}00 < 0{,}04x\). 5. Division durch \(0{,}04\) liefert das Ergebnis \(x > 125\).

Antwort

a) Bei \(80\,\text{Minuten}\) kostet der Tarif „Smart“ \(14{,}55\,\text{€}\) und der Tarif „Power“ \(16{,}35\,\text{€}\). b) Der Tarif „Power“ ist bei mehr als \(125\,\text{Minuten}\) Gesprächsdauer günstiger.
4132168
Bestimme die Lösungsmenge der folgenden Ungleichungen und gib sie jeweils in Intervallschreibweise an. a) \(4x - 9 \le 2x + 5\) b) \(18 - 3x > 33\) c) \(\frac{2}{3}x + 4 < 2(x - 1)\)

Denkanstöße

- Was passiert mit dem Ungleichheitszeichen, wenn du beide Seiten mit einer negativen Zahl multiplizierst oder durch eine negative Zahl dividierst? - Wie unterscheidet sich die Intervallschreibweise bei „kleiner gleich“ (\(\le\)) im Vergleich zu „echt kleiner“ (\(<\))? - Kannst du die Ungleichung so umstellen, dass alle Terme mit \(x\) auf einer Seite stehen?

Lösung

1. Teilaufgabe a): \(4x - 9 \le 2x + 5 \Rightarrow 2x \le 14 \Rightarrow x \le 7\). Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \le 7\}\), als Intervall \((-\infty; 7]\). 2. Teilaufgabe b): \(18 - 3x > 33 \Rightarrow -3x > 15 \Rightarrow x < -5\). Beim Dividieren durch eine negative Zahl dreht sich das Ungleichheitszeichen um. Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x < -5\}\), als Intervall \((-\infty; -5)\). 3. Teilaufgabe c): \(\frac{2}{3}x + 4 < 2x - 2 \Rightarrow 6 < \frac{4}{3}x \Rightarrow 18 < 4x \Rightarrow 4{,}5 < x\). Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x > 4{,}5\}\), als Intervall \((4{,}5; \infty)\).

Antwort

a) \(x \le 7\); Intervall: \((-\infty; 7]\) b) \(x < -5\); Intervall: \((-\infty; -5)\) c) \(x > 4{,}5\); Intervall: \((4{,}5; \infty)\)
4137568
Ein Baumarkt bietet zwei verschiedene Tarife für die Miete eines Transporters an: - Tarif „Basis“: \(25{,}00\,\text{€}\) Grundgebühr plus \(0{,}30\,\text{€}\) pro gefahrenem Kilometer. - Tarif „Flex“: \(10{,}00\,\text{€}\) Grundgebühr plus \(0{,}55\,\text{€}\) pro gefahrenem Kilometer. Berechne, ab welcher Kilometerzahl der Tarif „Basis“ insgesamt kostengünstiger ist als der Tarif „Flex“.

Denkanstöße

- Was genau ist gesucht und welche Informationen sind gegeben? - Kannst du für beide Tarife einen Term aufstellen, der die Kosten beschreibt? - Was muss für die Kosten gelten, damit beide Tarife genau gleich teuer sind? - Wie verändert sich das Ergebnis, wenn man mehr oder weniger als die berechnete Kilometerzahl fährt?

Lösung

1. Aufstellen der Kostengleichungen für die Kilometerzahl \(x\): \(K_{\text{Basis}}(x) = 25 + 0{,}30x\) und \(K_{\text{Flex}}(x) = 10 + 0{,}55x\) 2. Gleichsetzen der Terme zur Bestimmung des Schnittpunkts: \(25 + 0{,}30x = 10 + 0{,}55x\) 3. Subtraktion von \(10\) und \(0{,}30x\) auf beiden Seiten: \(15 = 0{,}25x\) 4. Division durch \(0{,}25\): \(x = 60\) 5. Da der Kilometerpreis bei „Basis“ niedriger ist, ist dieser Tarif bei allen Strecken über \(60\,\text{km}\) günstiger.

Antwort

Der Tarif „Basis“ ist ab einer Strecke von mehr als \(60\,\text{km}\) kostengünstiger.
4139458
Bestimme die Lösungsmengen \(L\) der folgenden Ungleichungen über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\): a) \(5x + 12 < 37\) b) \(-3x + 8 \ge 20\)

Denkanstöße

- Was musst du beim Multiplizieren oder Dividieren mit einer negativen Zahl beachten? - Wie isoliert man die Variable \(x\) Schritt für Schritt? - Kannst du eine Probe machen, indem du eine Zahl aus deinem Ergebnisbereich einsetzt?

Lösung

1. Teilaufgabe a): Subtraktion von 12 auf beiden Seiten ergibt \(5x < 25\). Division durch 5 führt zu \(x < 5\). Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x < 5\}\). 2. Teilaufgabe b): Subtraktion von 8 auf beiden Seiten ergibt \(-3x \ge 12\). Division durch \(-3\) erfordert das Umkehren des Relationszeichens, woraus \(x \le -4\) folgt. Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x \le -4\}\).

Antwort

a) \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x < 5\}\) b) \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x \le -4\}\)
4154608
Löse die folgende Ungleichung nach \(x\) auf und gib die Lösungsmenge für \(x \in \mathbb{Q}\) an: \(0{,}4x + \frac{3}{5} > 1{,}8 - 0{,}2x\)

Denkanstöße

- Kannst du den Bruch in eine Dezimalzahl umwandeln, um die Rechnung zu vereinfachen? - Wie bringst du alle Terme mit \(x\) auf eine Seite der Ungleichung? - Was musst du tun, um \(x\) allein auf einer Seite stehen zu haben?

Lösung

1. Umwandlung des Bruchs in eine Dezimalzahl: \(\frac{3}{5} = 0{,}6\). Die Ungleichung lautet nun \(0{,}4x + 0{,}6 > 1{,}8 - 0{,}2x\). 2. Addition von \(0{,}2x\) auf beiden Seiten: \(0{,}6x + 0{,}6 > 1{,}8\). 3. Subtraktion von \(0{,}6\) auf beiden Seiten: \(0{,}6x > 1{,}2\). 4. Division durch \(0{,}6\): \(x > 2\). 5. Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x > 2\}\).

Antwort

\(x > 2\) bzw. \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x > 2\}\)
4244958
Bestimme die Lösungsmenge der Ungleichung \(|x - 2| \le 4\) über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\). Erkläre dein Ergebnis, indem du den Betrag als Abstand auf der Zahlengeraden interpretierst.

Denkanstöße

- Was bedeutet der Betrag einer Differenz geometrisch auf der Zahlengeraden? - Wenn der Betrag kleiner oder gleich einer Zahl sein soll, in welchem Bereich muss sich der Wert dann befinden? - Kannst du die Ungleichung ohne Betragsstriche schreiben, indem du zwei Grenzen betrachtest? - Überlege dir, welche Zahlen von der \(2\) genau den Abstand \(4\) haben.

Lösung

1. Den Betrag \(|x - 2|\) als Abstand der Zahl \(x\) vom Punkt \(2\) auf der Zahlengeraden interpretieren. 2. Die Bedingung \(|x - 2| \le 4\) bedeutet, dass dieser Abstand höchstens \(4\) Einheiten betragen darf. 3. Rechnerische Bestimmung durch Auflösen der Betragsungleichung: \(-4 \le x - 2 \le 4\). 4. Addition von \(2\) auf allen Seiten ergibt \(-2 \le x \le 6\). 5. Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid -2 \le x \le 6\}\).

Antwort

Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid -2 \le x \le 6\}\). Geometrisch bedeutet dies, dass alle Zahlen gesucht sind, deren Abstand zum Punkt \(2\) auf der Zahlengeraden höchstens \(4\) beträgt. Dies sind alle Zahlen im Intervall von \(-2\) bis \(6\).
4267598
Gegeben ist die folgende Ungleichung: \(\frac{2x - 3}{5} \le \frac{x + 2}{2} - 1\) a) Bestimme die Lösungsmenge der Ungleichung über der Grundmenge \(\mathbb{R}\). b) Überprüfe rechnerisch, ob der Wert \(x = 0\) zur Lösungsmenge gehört.

Denkanstöße

- Wie kannst du die Brüche in der Ungleichung auf einen Schlag beseitigen? - Was musst du beim Zusammenfassen von Termen auf beiden Seiten beachten? - Wie gehst du vor, um zu testen, ob eine bestimmte Zahl eine Bedingung erfüllt? - Warum bleibt das Relationszeichen beim Multiplizieren mit dem positiven Hauptnenner unverändert?

Lösung

1. Multiplikation der gesamten Ungleichung mit dem Hauptnenner 10, um die Brüche zu eliminieren: \(2(2x - 3) \le 5(x + 2) - 10\). 2. Ausmultiplizieren der Klammern auf beiden Seiten: \(4x - 6 \le 5x + 10 - 10\). 3. Zusammenfassen der Terme: \(4x - 6 \le 5x\). 4. Isolieren von \(x\) durch Subtraktion von \(4x\): \(-6 \le x\) bzw. \(x \ge -6\). Damit ist \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \ge -6\}\). 5. Prüfung für \(x = 0\): Einsetzen in die ursprüngliche Ungleichung ergibt \(\frac{2 \cdot 0 - 3}{5} = -0{,}6\) auf der linken Seite und \(\frac{0 + 2}{2} - 1 = 0\) auf der rechten Seite. Da \(-0{,}6 \le 0\) eine wahre Aussage ist, gehört \(x = 0\) zur Lösungsmenge.

Antwort

a) \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \ge -6\}\) b) Ja, \(x = 0\) ist eine Lösung, da \(-0{,}6 \le 0\) wahr ist.
4100658
Bei welchen \(x\)-Werten ist der Umfang des abgebildeten Dreiecks größer, als der Umfang der daneben abgebildeten Raute? a) \(x > 5\) b) \(x < 5\) c) \(3 < x < 5\) d) \(1 < x < 5\)
Abbildung zur Aufgabe 410065

Denkanstöße

- Kannst du in eigenen Worten beschreiben, was mit dem Umfang einer Figur gemeint ist? - Wie würdest du den Umfang für das Dreieck und die Raute jeweils als mathematischen Term ausdrücken? - Welches mathematische Symbol nutzt man, um auszudrücken, dass eine Größe "größer als" eine andere ist? - Überlege dir, ob jede beliebige Zahl für \(x\) eingesetzt werden kann. Können Seitenlängen negativ sein? - Gibt es eine Regel, die besagt, wie lang die Seiten eines Dreiecks im Verhältnis zueinander sein müssen, damit man es überhaupt zeichnen kann? - Schau dir die Antwortmöglichkeiten an. Helfen dir die Bedingungen für die Existenz der Figuren dabei, die Auswahl einzuschränken?

Lösung

1. Umfang des Dreiecks bestimmen: \(U_D = (x + 3) + (x - 1) + 8 = 2x + 10\). 2. Umfang der Raute bestimmen: \(U_R = 4 \cdot x = 4x\). 3. Ungleichung für die Bedingung \(U_D > U_R\) aufstellen: \(2x + 10 > 4x\). 4. Lösung der Ungleichung nach \(x\): \(10 > 2x \implies x < 5\). 5. Prüfung der geometrischen Existenzbedingungen für das Dreieck: Alle Seitenlängen müssen positiv sein (\(x - 1 > 0 \implies x > 1\)) und die Dreiecksungleichung (\(a+b > c\)) muss gelten: \((x + 3) + (x - 1) > 8 \implies 2x + 2 > 8 \implies 2x > 6 \implies x > 3\). 6. Zusammenführung aller Bedingungen (\(x < 5\) und \(x > 3\)): \(3 < x < 5\).

Antwort

c) \(3 < x < 5\)
4119248
Zwei Mobilfunkanbieter vergleichen ihre monatlichen Kosten für mobiles Datenvolumen: - Anbieter A: Eine Grundgebühr von \(10\,\text{€}\) plus \(0{,}50\,\text{€}\) pro verbrauchtem Gigabyte (\(\text{GB}\)). - Anbieter B: Keine Grundgebühr, dafür aber \(1{,}50\,\text{€}\) pro verbrauchtem Gigabyte (\(\text{GB}\)). a) Stelle für beide Anbieter einen Term auf, der die monatlichen Gesamtkosten \(K\) in Abhängigkeit vom Datenvolumen \(x\) (in \(\text{GB}\)) beschreibt. b) Berechne die Kosten für beide Anbieter bei einem Verbrauch von \(5\,\text{GB}\) und \(15\,\text{GB}\). c) Ab welcher Datenmenge ist Anbieter A günstiger als Anbieter B? Begründe deine Antwort durch Vergleich der Terme oder eine Proberechnung.

Denkanstöße

- Was bedeutet „Grundgebühr“ für deine Rechnung, auch wenn man gar keine Daten verbraucht? - Erstelle eine kleine Tabelle für verschiedene Werte von \(x\), um zu sehen, wie sich die Kosten entwickeln. - Suche den Punkt, an dem beide Anbieter genau gleich viel kosten.

Lösung

1. Aufstellen der Terme: - Anbieter A: \(K_A = 10 + 0{,}50 \cdot x\) - Anbieter B: \(K_B = 1{,}50 \cdot x\) 2. Berechnungen für \(5\,\text{GB}\): - Anbieter A: \(10 + 0{,}50 \cdot 5 = 10 + 2{,}50 = 12{,}50\,\text{€}\). - Anbieter B: \(1{,}50 \cdot 5 = 7{,}50\,\text{€}\). 3. Berechnungen für \(15\,\text{GB}\): - Anbieter A: \(10 + 0{,}50 \cdot 15 = 10 + 7{,}50 = 17{,}50\,\text{€}\). - Anbieter B: \(1{,}50 \cdot 15 = 22{,}50\,\text{€}\). 4. Vergleich: Bei \(10\,\text{GB}\) sind die Kosten gleich: \(10 + 0{,}50 \cdot 10 = 15\,\text{€}\) und \(1{,}50 \cdot 10 = 15\,\text{€}\). Ab mehr als \(10\,\text{GB}\) ist Anbieter A günstiger, da jede zusätzliche Einheit bei A nur \(0{,}50\,\text{€}\) kostet, bei B hingegen \(1{,}50\,\text{€}\).

Antwort

a) Anbieter A: \(K_A = 10 + 0{,}50 \cdot x\); Anbieter B: \(K_B = 1{,}50 \cdot x\). b) Bei \(5\,\text{GB}\): A kostet \(12{,}50\,\text{€}\), B kostet \(7{,}50\,\text{€}\). Bei \(15\,\text{GB}\): A kostet \(17{,}50\,\text{€}\), B kostet \(22{,}50\,\text{€}\). c) Ab einem Datenvolumen von mehr als \(10\,\text{GB}\) ist Anbieter A günstiger.
4124528
Eine Klasse möchte T-Shirts für die Klassenfahrt bedrucken lassen. Es liegen zwei Angebote vor: - „PrintIt“ verlangt eine einmalige Pauschale von \(24\,\text{€}\) für die Erstellung des Drucksiebs und \(7\,\text{€}\) pro T-Shirt. - „ShirtShop“ berechnet einfach \(10\,\text{€}\) pro T-Shirt ohne weitere Zusatzkosten. a) Wie hoch sind die Kosten für \(5\) T-Shirts und für \(10\) T-Shirts bei beiden Anbietern? b) Ab welcher Anzahl an T-Shirts ist das Angebot von „PrintIt“ günstiger als das vom „ShirtShop“?

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viel jedes zusätzliche T-Shirt bei beiden Anbietern kostet. - Wie viel spart man pro Shirt bei „PrintIt“ im Vergleich zum „ShirtShop“? - Wie viele dieser „Ersparnisse“ pro Shirt braucht man, um die feste Gebühr von \(24\,\text{€}\) auszugleichen?

Lösung

1. Kostenberechnung für \(5\) Shirts: „PrintIt“: \(24 + 5 \cdot 7 = 59\,\text{€}\) „ShirtShop“: \(5 \cdot 10 = 50\,\text{€}\) 2. Kostenberechnung für \(10\) Shirts: „PrintIt“: \(24 + 10 \cdot 7 = 94\,\text{€}\) „ShirtShop“: \(10 \cdot 10 = 100\,\text{€}\) 3. Bestimmung des Schnittpunkts (Gleichsetzen der Kosten): \(24 + 7x = 10x\) \(24 = 3x\) \(x = 8\) 4. Analyse: Bei genau \(8\) T-Shirts kosten beide Angebote \(80\,\text{€}\). Ab dem \(9\). T-Shirt ist „PrintIt“ günstiger.

Antwort

a) Bei 5 Shirts: PrintIt \(59\,\text{€}\), ShirtShop \(50\,\text{€}\). Bei 10 Shirts: PrintIt \(94\,\text{€}\), ShirtShop \(100\,\text{€}\). b) Ab 9 T-Shirts ist das Angebot von „PrintIt“ günstiger (bei 8 Shirts sind sie gleich teuer).
4128798
Betrachte die zwei waagerechten Geraden \(h_1: y = 2\) und \(h_2: y = -3\). Diese begrenzen einen waagerechten Streifen im Koordinatensystem. Ein Punkt \(R(x \mid y)\) liegt innerhalb dieses Streifens, wenn seine \(y\)-Koordinate größer als \(-3\) und kleiner als \(2\) ist. Gegeben ist die lineare Funktion \(f(x) = 0{,}5x - 1\). Bestimme rechnerisch, für welche \(x\)-Werte die Punkte des Graphen von \(f\) innerhalb dieses Streifens liegen.

Denkanstöße

- Bestimme zunächst die Stellen, an denen der Graph von \(f\) die beiden Randgeraden schneidet. - Nutze anschließend die positive Steigung von \(f\), um zu entscheiden, für welche \(x\)-Werte die Funktionswerte zwischen den beiden Grenzen liegen. - Prüfe, ob die Randpunkte selbst zum inneren Bereich gehören.

Lösung

1. Bestimmung des \(x\)-Wertes für die obere Grenze (\(y = 2\)): Setze \(f(x) = 2\). \(0{,}5x - 1 = 2\) \(0{,}5x = 3\) \(x = 6\) 2. Bestimmung des \(x\)-Wertes für die untere Grenze (\(y = -3\)): Setze \(f(x) = -3\). \(0{,}5x - 1 = -3\) \(0{,}5x = -2\) \(x = -4\) 3. Da die Funktion \(f\) eine positive Steigung hat, steigen die \(y\)-Werte mit wachsendem \(x\). Die \(y\)-Werte liegen also zwischen \(-3\) und \(2\), wenn die \(x\)-Werte zwischen \(-4\) und \(6\) liegen.

Antwort

Die Punkte des Graphen von \(f\) liegen für alle \(x\)-Werte im Bereich \(-4 < x < 6\) innerhalb des Streifens.
4131608
Eine Gerade hat die Gleichung \(y = -2x + 6\). Ein Punkt \(S\) hat die Koordinaten \((x \mid 10)\). Bestimme alle möglichen Werte für \(x\), sodass der Punkt \(S\) oberhalb der Geraden liegt.

Denkanstöße

- Welches mathematische Zeichen drückt die Bedingung „oberhalb“ aus? - Setze die bekannte Koordinate in die Ungleichung ein. - Denk beim Lösen von Ungleichungen daran, was passiert, wenn du mit einer negativen Zahl multiplizierst oder dividierst.

Lösung

1. Aufstellen der Ungleichung für „oberhalb“: \(y_S > -2x_S + 6\). 2. Einsetzen des gegebenen \(y\)-Werts: \(10 > -2x + 6\). 3. Subtraktion von 6 auf beiden Seiten: \(4 > -2x\). 4. Division durch \(-2\) (Umkehrung des Relationszeichens beachten): \(-2 < x\) bzw. \(x > -2\).

Antwort

Der Punkt \(S\) liegt oberhalb der Geraden, wenn \(x > -2\) ist.
4131818
Ermittle, für welche Werte von \(x \in \mathbb{R}\) die folgende Ungleichung erfüllt ist. Gib das Ergebnis in Intervallschreibweise an. \(\frac{3}{4}x - 2 > \frac{1}{2}(x + 4)\)

Denkanstöße

- Könnte es helfen, die Brüche zu beseitigen, indem du die gesamte Ungleichung mit einem gemeinsamen Nenner multiplizierst? - Denke daran, dass du beim Auflösen von Klammern jeden Term in der Klammer mit dem Faktor davor multiplizieren musst. - Wie stellt man eine Bedingung wie „größer als“ in der Intervallschreibweise dar?

Lösung

1. Auflösen der Klammer auf der rechten Seite: \(\frac{3}{4}x - 2 > \frac{1}{2}x + 2\). 2. Subtraktion von \(\frac{1}{2}x\) und Addition von \(2\) auf beiden Seiten: \(\frac{1}{4}x > 4\). 3. Multiplikation der gesamten Ungleichung mit \(4\): \(x > 16\). 4. Angabe als Intervall: \(x \in (16; \infty)\).

Antwort

\(x \in (16; \infty)\)
4131878
Für ein Schulprojekt soll das Kantenmodell eines Prismas mit einer gleichseitigen dreieckigen Grundfläche aus Draht gebastelt werden. Es stehen insgesamt \(120\,\text{cm}\) Draht zur Verfügung. Die Höhe des Prismas soll stets genau \(10\,\text{cm}\) länger sein als die Seitenlänge der Grundfläche. Ermittle alle möglichen ganzzahligen Maße für die Seitenlänge \(a\) der Grundfläche (in \(\text{cm}\)), wenn der gesamte Drahtvorrat nicht überschritten werden darf.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viele Kanten die Grundfläche, die Deckfläche und der Mantel eines solchen Prismas haben. - Stelle eine Formel für die gesamte Drahtlänge auf, in der nur noch eine Unbekannte vorkommt. - Vergiss nicht, dass Seitenlängen immer positiv sein müssen.

Lösung

1. Bestimmung der Anzahl der Kanten: Ein Prisma mit dreieckiger Grundfläche hat 6 Grund- bzw. Deckkanten der Länge \(a\) und 3 Seitenkanten (Höhen) der Länge \(h\). 2. Aufstellen der Beziehung zwischen \(h\) und \(a\): \(h = a + 10\). 3. Aufstellen der Gesamtlänge \(L\): \(L = 6a + 3h = 6a + 3(a + 10) = 9a + 30\). 4. Lösen der Ungleichung: \(9a + 30 \le 120 \implies 9a \le 90 \implies a \le 10\). 5. Da \(a\) eine Seitenlänge ist, muss \(a > 0\) gelten. Die möglichen ganzzahligen Werte für \(a\) sind somit \(\{1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10\}\).

Antwort

Die möglichen ganzzahligen Seitenlängen für \(a\) sind alle natürlichen Zahlen von \(1\,\text{cm}\) bis \(10\,\text{cm}\).
4132178
Gegeben sind die beiden Ungleichungen: (1) \(6x + 12 \le 36\) (2) \(-3x \ge -12\) Untersuche rechnerisch, ob die beiden Ungleichungen dieselbe Lösungsmenge besitzen. Gib die Lösungsmengen beider Ungleichungen als Intervall an und begründe dein Ergebnis.

Denkanstöße

- Löse beide Ungleichungen getrennt voneinander nach \(x\) auf. - Achte besonders auf das Vorzeichen beim Teilen durch negative Zahlen in der zweiten Ungleichung. - Vergleiche am Ende die beiden Intervalle. Sind sie identisch?

Lösung

1. Lösung der Ungleichung (1): \(6x + 12 \le 36 \Rightarrow 6x \le 24 \Rightarrow x \le 4\). Das Intervall ist \(I_1 = (-\infty; 4]\). 2. Lösung der Ungleichung (2): \(-3x \ge -12\). Division durch \(-3\) erfordert das Umkehren des Relationszeichens: \(x \le 4\). Das Intervall ist \(I_2 = (-\infty; 4]\). 3. Vergleich: Da \(I_1 = I_2\), besitzen beide Ungleichungen dieselbe Lösungsmenge.

Antwort

Ja, beide Ungleichungen haben dieselbe Lösungsmenge. Das Intervall ist für beide \((-\infty; 4]\).
4137578
Familie Schmidt vergleicht zwei Optionen für ihren monatlichen Filmkonsum bei Streaming-Diensten: - Anbieter A: \(7{,}50\,\text{€}\) monatliche Grundgebühr und zusätzlich \(2{,}00\,\text{€}\) pro geliehenem Film. - Anbieter B: Eine Flatrate für \(18{,}50\,\text{€}\) monatlich, bei der beliebig viele Filme geschaut werden können. a) Berechne, ab wie vielen Filmen pro Monat die Flatrate (Anbieter B) kostengünstiger ist als das Modell von Anbieter A. b) Wenn Anbieter A die Gebühr pro Film auf \(1{,}50\,\text{€}\) senkt, ab wie vielen Filmen lohnt sich die Flatrate dann für die Familie?

Denkanstöße

- Kannst du die monatlichen Gesamtkosten als Gleichung darstellen? - Beachte, dass man im Alltag meist nur eine ganze Anzahl an Filmen leihen kann. - Was passiert mit der Schwelle, wenn die Kosten pro Film bei Anbieter A sinken?

Lösung

1. Aufstellen der Gleichung für Teil a: \(7{,}50 + 2{,}00 \cdot x = 18{,}50\) 2. Isolieren von \(x\): \(2{,}00x = 11\), woraus \(x = 5{,}5\) folgt. Da nur ganze Filme geliehen werden können, ist die Flatrate ab \(6\) Filmen günstiger. 3. Aufstellen der Gleichung für Teil b mit neuem Preis: \(7{,}50 + 1{,}50 \cdot x = 18{,}50\) 4. Isolieren von \(x\): \(1{,}50x = 11\), woraus \(x \approx 7{,}33\) folgt. 5. Interpretation des Ergebnisses: Die Flatrate lohnt sich nun erst ab mindestens \(8\) Filmen pro Monat.

Antwort

a) Die Flatrate ist ab \(6\) Filmen pro Monat günstiger. b) Nach der Preissenkung lohnt sich die Flatrate erst ab \(8\) Filmen pro Monat.
4139468
Gegeben sind die beiden Terme \(T_1(x) = \frac{1}{2}x + 4\) und \(T_2(x) = 2x - 5\). Ermittle rechnerisch alle rationalen Zahlen \(x\), für die der Wert des Terms \(T_1\) größer ist als der Wert des Terms \(T_2\). Gib die Lösungsmenge \(L\) an.

Denkanstöße

- Stelle zuerst eine Ungleichung auf, die den Vergleich der beiden Terme beschreibt. - Versuche, alle Glieder mit \(x\) auf eine Seite und alle Zahlen auf die andere Seite zu bringen. - Wie gehst du mit dem Bruch oder der Dezimalzahl vor dem \(x\) am besten um?

Lösung

1. Aufstellen der Ungleichung: \(\frac{1}{2}x + 4 > 2x - 5\). 2. Zusammenfassen der Terme mit \(x\): Subtraktion von \(\frac{1}{2}x\) auf beiden Seiten ergibt \(4 > 1{,}5x - 5\). 3. Isolieren von \(x\): Addition von 5 ergibt \(9 > 1{,}5x\). 4. Division durch \(1{,}5\): \(6 > x\) bzw. \(x < 6\). 5. Resultat: Die Lösungsmenge umfasst alle rationalen Zahlen kleiner als 6, also \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x < 6\}\).

Antwort

\(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x < 6\}\)
4139738
Löse die Ungleichung und schreibe die Lösungsmenge \(L\) als Intervall auf: \(\frac{1}{2}(6x - 4) \le 2(x + 5) + 1\)

Denkanstöße

- Kannst du die Terme auf beiden Seiten zuerst vereinfachen, bevor du nach \(x\) auflöst? - Achte beim Auflösen der Klammern auf die Vorzeichen. - Welche Art von Klammer nutzt man im Intervall, wenn der Randwert mit eingeschlossen ist?

Lösung

1. Auflösen der Klammern auf beiden Seiten: \(\frac{1}{2} \cdot 6x - \frac{1}{2} \cdot 4 \le 2 \cdot x + 2 \cdot 5 + 1\), vereinfacht zu \(3x - 2 \le 2x + 10 + 1\). 2. Zusammenfassen der Terme auf der rechten Seite ergibt \(3x - 2 \le 2x + 11\). 3. Subtraktion von \(2x\) auf beiden Seiten führt zu \(x - 2 \le 11\). 4. Addition von 2 auf beiden Seiten ergibt \(x \le 13\). 5. In Intervallschreibweise ergibt sich die Lösungsmenge \(L = (-\infty; 13]\).

Antwort

\(L = (-\infty; 13]\)
4139748
Gegeben ist die Ungleichung \(5(x - 2) \ge 3x + 4\). a) Prüfe durch Einsetzen, ob \(x = 5\) eine Lösung der Ungleichung ist. b) Bestimme die vollständige Lösungsmenge \(L\) der Ungleichung in Intervallschreibweise.

Denkanstöße

- Was bedeutet es mathematisch, wenn eine Zahl eine Lösung einer Ungleichung ist? - Gehe beim Lösen der Ungleichung schrittweise vor, wie bei einer Gleichung. - Prüfe am Ende, ob dein Ergebnis aus Teil a) mit deiner Lösungsmenge aus Teil b) übereinstimmt.

Lösung

1. Prüfung für \(x = 5\): Einsetzen ergibt \(5(5 - 2) \ge 3 \cdot 5 + 4\). Dies führt zu \(5 \cdot 3 \ge 15 + 4\), also \(15 \ge 19\). Da dies eine falsche Aussage ist, ist \(x = 5\) keine Lösung. 2. Auflösen der Klammer in der Ungleichung ergibt \(5x - 10 \ge 3x + 4\). 3. Subtraktion von \(3x\) auf beiden Seiten ergibt \(2x - 10 \ge 4\). 4. Addition von 10 auf beiden Seiten führt zu \(2x \ge 14\). 5. Division durch 2 ergibt \(x \ge 7\). 6. Die Lösungsmenge umfasst alle Zahlen größer oder gleich 7, also \(L = [7; \infty)\).

Antwort

a) Nein, \(x = 5\) ist keine Lösung, da \(15 \ge 19\) falsch ist. b) \(L = [7; \infty)\)
4267608
Betrachte die beiden mathematischen Terme: \(T_1(x) = (x + 4)^2\) \(T_2(x) = x(x + 10) - 2\) a) Ermittle alle Werte für \(x\), für die der Wert des Terms \(T_1\) kleiner ist als der Wert des Terms \(T_2\). b) Welches ist die kleinste ganze Zahl \(x\), die diese Bedingung erfüllt?

Denkanstöße

- Wie kannst du die Klammerausdrücke in den Termen vereinfachen, bevor du sie vergleichst? - Was passiert mit den quadratischen Gliedern, wenn du die Terme gegenüberstellst? - Achte genau auf das Zeichen: Soll der eine Term kleiner oder „kleiner gleich“ dem anderen sein? - Wenn du eine Lösung wie \(x > a\) hast, welche ganze Zahl folgt als Nächstes auf \(a\)?

Lösung

1. Aufstellen der Ungleichung \(T_1(x) < T_2(x)\): \((x + 4)^2 < x(x + 10) - 2\). 2. Anwendung der ersten binomischen Formel auf \(T_1\): \(x^2 + 8x + 16\). 3. Anwendung des Distributivgesetzes auf \(T_2\): \(x^2 + 10x - 2\). 4. Vereinfachen der Ungleichung durch Subtraktion von \(x^2\) auf beiden Seiten: \(8x + 16 < 10x - 2\). 5. Umformen der linearen Ungleichung: Subtraktion von \(8x\) und Addition von 2 ergibt \(18 < 2x\). 6. Division durch 2 führt zu \(9 < x\) bzw. \(x > 9\). 7. Bestimmung der kleinsten ganzen Zahl: Da \(x\) echt größer als 9 sein muss, ist die kleinste ganze Zahl \(10\).

Antwort

a) \(x > 9\) b) Die kleinste ganze Zahl ist \(10\).
4267618
Bestimme die Lösungsmengen der folgenden linearen Ungleichungen über der Grundmenge \(\mathbb{R}\): 1) \(\frac{x-3}{4} - \frac{x+1}{2} \leq \frac{x}{8}\) 2) \(7 - 2(3x - 1) > 5x + 20\)

Denkanstöße

- Wie kannst du Brüche in einer Ungleichung eliminieren, bevor du mit dem Umstellen beginnst? - Was musst du beim Auflösen von Klammern beachten, wenn ein Minuszeichen davor steht? - Denke daran, was mit dem Relationszeichen passiert, wenn du eine Ungleichung mit einer negativen Zahl multiplizierst oder durch eine negative Zahl dividierst. - Versuche alle Terme mit \(x\) auf eine Seite und alle Zahlen auf die andere Seite der Ungleichung zu bringen.

Lösung

1. Multiplikation der Ungleichung mit dem Hauptnenner \(8\): \(2(x-3) - 4(x+1) \leq x\). 2. Ausmultiplizieren der Klammern: \(2x - 6 - 4x - 4 \leq x\). 3. Zusammenfassen der Terme: \(-2x - 10 \leq x\). 4. Addition von \(2x\) auf beiden Seiten: \(-10 \leq 3x\). 5. Division durch \(3\): \(x \geq -\frac{10}{3}\). Die Lösungsmenge ist \(L_1 = \{x \in \mathbb{R} \mid x \geq -\frac{10}{3}\}\). 6. Ausmultiplizieren der Klammer in der zweiten Ungleichung: \(7 - 6x + 2 > 5x + 20\). 7. Zusammenfassen: \(9 - 6x > 5x + 20\). 8. Subtraktion von \(5x\) und \(9\): \(-11x > 11\). 9. Division durch \(-11\) (Umkehrung des Relationszeichens): \(x < -1\). Die Lösungsmenge ist \(L_2 = \{x \in \mathbb{R} \mid x < -1\}\).

Antwort

1) \(x \geq -\frac{10}{3}\) 2) \(x < -1\)
4267728
Bestimme alle Werte für \(x\), welche die beiden folgenden Ungleichungen gleichzeitig erfüllen: \(1 - \frac{2x-5}{3} \le \frac{3x+1}{2}\) und \(2(3x-1) > 5x - 4\)

Denkanstöße

- Löse zunächst jede Ungleichung für sich allein. - Was bedeutet das Wort „und“ für die beiden gefundenen Lösungsmengen? - Hilft es dir, die Lösungen der einzelnen Ungleichungen auf einem Zahlenstrahl zu markieren? - Gibt es einen Bereich, in dem beide Bedingungen gleichzeitig wahr sind?

Lösung

1. Lösung der ersten Ungleichung: Multiplikation mit dem Hauptnenner \(6\) ergibt \(6 - 2(2x-5) \le 3(3x+1)\). 2. Klammern auflösen: \(6 - 4x + 10 \le 9x + 3\), also \(16 - 4x \le 9x + 3\). 3. Terme ordnen: \(13 \le 13x\), woraus \(x \ge 1\) folgt. 4. Lösung der zweiten Ungleichung: Klammer auflösen ergibt \(6x - 2 > 5x - 4\). 5. Terme ordnen: \(x > -2\). 6. Bestimmung der Schnittmenge: Die Bedingungen \(x \ge 1\) und \(x > -2\) sind gleichzeitig erfüllt, wenn \(x \ge 1\) gilt.

Antwort

\(x \ge 1\)
4267738
Bestimme alle ganzen Zahlen \(x\), die das folgende Ungleichungssystem erfüllen: \[\begin{cases} 5x - 3 > 2x + 6 \\ \frac{2x+8}{4} \leq 5 \end{cases}\]

Denkanstöße

- Betrachte jede Ungleichung zuerst einzeln und löse sie nach \(x\) auf. - Achte darauf, wie sich der Bereich der möglichen Werte einschränkt, wenn beide Bedingungen gleichzeitig gelten müssen. - Erinnere dich daran, was eine „ganze Zahl“ ist, bevor du die endgültige Menge angibst.

Lösung

1. Erste Ungleichung lösen: \(5x - 3 > 2x + 6 \implies 3x > 9 \implies x > 3\). 2. Zweite Ungleichung lösen: \(\frac{2x+8}{4} \leq 5 \implies 2x + 8 \leq 20 \implies 2x \leq 12 \implies x \leq 6\). 3. Schnittmenge bilden: Das System ist für alle \(x\) mit \(3 < x \leq 6\) erfüllt. 4. Ganze Zahlen im Intervall finden: Die ganzzahligen Lösungen sind \(4\), \(5\) und \(6\).

Antwort

\(x \in \{4, 5, 6\}\)
4267798
Bestimme die Lösungsmenge \(L\) für das folgende System aus zwei linearen Ungleichungen über der Grundmenge \(\mathbb{R}\): I: \(\frac{2x+1}{3} - \frac{x-2}{6} \le 2\) II: \(4 - 3(x+1) < 2x + 11\)

Denkanstöße

- Wie kannst du Brüche in einer Ungleichung eliminieren, um die Rechnung zu vereinfachen? - Was musst du beim Auflösen von Klammern beachten, vor denen ein Minuszeichen steht? - Denke daran, dass eine Zahl nur dann Lösung des Systems ist, wenn sie beide Ungleichungen gleichzeitig erfüllt. - Es kann helfen, die Teillösungen beider Ungleichungen auf einem Zahlenstrahl zu markieren und nach Überlappungen zu suchen.

Lösung

1. Lösen der ersten Ungleichung: Durch Multiplikation mit dem Hauptnenner 6 erhält man \(2(2x+1) - (x-2) \le 12\). Vereinfachen ergibt \(4x + 2 - x + 2 \le 12\), also \(3x + 4 \le 12\). Daraus folgt \(3x \le 8\) und somit \(x \le \frac{8}{3}\) (bzw. \(x \le 2\frac{2}{3}\)). 2. Lösen der zweiten Ungleichung: Ausmultiplizieren ergibt \(4 - 3x - 3 < 2x + 11\), vereinfacht zu \(1 - 3x < 2x + 11\). Durch Umformen erhält man \(-10 < 5x\), woraus \(x > -2\) folgt. 3. Bestimmen der Schnittmenge: Die Kombination beider Bedingungen ergibt das Intervall \(-2 < x \le \frac{8}{3}\).

Antwort

\(L = \{x \in \mathbb{R} \mid -2 < x \le \frac{8}{3}\}\)
4268338
Bestimme alle Werte für den Parameter \(k\), für die das lineare Gleichungssystem eine Lösung \((x \mid y)\) besitzt, bei der sowohl \(x\) als auch \(y\) positive Zahlen sind: I) \(4x + 3y = 24\) II) \(x + 2y = k\)

Denkanstöße

- Versuche zuerst, das Gleichungssystem so zu lösen, als wäre \(k\) eine normale Zahl. - Wie müssen die Ergebnisse für \(x\) und \(y\) aussehen, damit sie „positiv“ sind? - Kannst du die Bedingungen für \(x\) und \(y\) als Ungleichungen schreiben? - Überlege dir am Ende, welche Werte für \(k\) beide Bedingungen gleichzeitig erfüllen.

Lösung

1. Auflösen des Systems nach \(x\) und \(y\) in Abhängigkeit von \(k\), zum Beispiel durch Umstellen von Gleichung II nach \(x = k - 2y\). 2. Einsetzen in Gleichung I: \(4(k - 2y) + 3y = 24 \Rightarrow 4k - 8y + 3y = 24 \Rightarrow -5y = 24 - 4k \Rightarrow y = \frac{4k - 24}{5}\). 3. Einsetzen von \(y\) in den Ausdruck für \(x\): \(x = k - 2 \cdot \frac{4k - 24}{5} = \frac{5k - 8k + 48}{5} = \frac{48 - 3k}{5}\). 4. Aufstellen der Bedingung \(y > 0\): \(\frac{4k - 24}{5} > 0 \Rightarrow 4k - 24 > 0 \Rightarrow k > 6\). 5. Aufstellen der Bedingung \(x > 0\): \(\frac{48 - 3k}{5} > 0 \Rightarrow 48 - 3k > 0 \Rightarrow 3k < 48 \Rightarrow k < 16\). 6. Zusammenfassen der Intervalle ergibt \(6 < k < 16\).

Antwort

Das System hat für \(6 < k < 16\) eine eindeutige Lösung mit \(x > 0\) und \(y > 0\).
4118868
Zwei Streaming-Anbieter vergleichen ihre Preise. Anbieter A verlangt eine monatliche Pauschale von \(9{,}99\,\text{€}\) (unabhängig von der Anzahl der Filme). Anbieter B berechnet keinen Grundpreis, aber \(1{,}50\,\text{€}\) pro geliehenem Film. Der Term für Anbieter B lautet \(K(m) = 1{,}50 \cdot m\), wobei \(m\) die Anzahl der Filme ist. a) Berechne die Kosten bei Anbieter B für \(4\) Filme und für \(8\) Filme. b) Ab welcher Anzahl von Filmen pro Monat ist die Pauschale von Anbieter A günstiger als das Angebot von Anbieter B? Begründe deine Antwort durch Testen von Werten.

Denkanstöße

- Berechne für Teil b) nacheinander die Kosten für 6, 7 oder mehr Filme bei Anbieter B. - Vergleiche diese Ergebnisse mit dem festen Preis von Anbieter A. - Wann übersteigt der Preis von Anbieter B zum ersten Mal den Wert \(9{,}99\,\text{€}\)?

Lösung

1. Berechnung für Anbieter B bei \(m = 4\): \(1{,}50 \cdot 4 = 6{,}00\). Ergebnis: \(6{,}00\,\text{€}\). 2. Berechnung für Anbieter B bei \(m = 8\): \(1{,}50 \cdot 8 = 12{,}00\). Ergebnis: \(12{,}00\,\text{€}\). 3. Vergleich der Kosten: Bei \(6\) Filmen zahlt man bei Anbieter B \(1{,}50 \cdot 6 = 9{,}00\,\text{€}\). Bei \(7\) Filmen zahlt man bei Anbieter B \(1{,}50 \cdot 7 = 10{,}50\,\text{€}\). Da Anbieter A konstant \(9{,}99\,\text{€}\) kostet, ist Anbieter A ab dem 7. Film günstiger.

Antwort

a) \(4\) Filme kosten \(6{,}00\,\text{€}\); \(8\) Filme kosten \(12{,}00\,\text{€}\). b) Ab \(7\) Filmen ist Anbieter A günstiger, da \(1{,}50 \cdot 7 = 10{,}50\,\text{€}\) mehr ist als \(9{,}99\,\text{€}\).
4131618
Betrachte die Gerade \(f\) mit \(y = \frac{2}{3}x - 1\). a) Der Punkt \(A(6 \mid y_A)\) liegt genau \(4\) Einheiten senkrecht oberhalb der Geraden. Berechne \(y_A\). b) Ein Punkt \(B(x_B \mid 3)\) soll unterhalb der Geraden liegen. Welche Bedingung muss für \(x_B\) gelten?

Denkanstöße

- Was bedeutet „senkrecht oberhalb“ für die x-Koordinate des Punktes im Vergleich zum Punkt auf der Geraden? - Wie kannst du die Entfernung zwischen einem Punkt auf der Geraden und einem Punkt darüber berechnen? - Stelle für den zweiten Teil eine Ungleichung auf, die die Bedingung „unterhalb“ beschreibt.

Lösung

1. Teil a: Berechnung des \(y\)-Werts der Geraden an der Stelle \(x = 6\): \(y_f = \frac{2}{3} \cdot 6 - 1 = 4 - 1 = 3\). 2. Da \(A\) genau 4 Einheiten darüber liegt, addiere 4 zum Ergebnis: \(y_A = 3 + 4 = 7\). 3. Teil b: Aufstellen der Ungleichung für „unterhalb“: \(y_B < \frac{2}{3}x_B - 1\). 4. Einsetzen von \(y_B = 3\): \(3 < \frac{2}{3}x_B - 1\). 5. Addition von 1: \(4 < \frac{2}{3}x_B\). 6. Multiplikation mit \(\frac{3}{2}\): \(6 < x_B\). Die Bedingung lautet \(x_B > 6\).

Antwort

a) \(y_A = 7\) b) Es muss gelten: \(x_B > 6\).
4131828
Bestimme die Lösungsmenge \(L\) der folgenden Ungleichung für \(x \in \mathbb{R}\). Achte besonders auf das Auflösen verschachtelter Klammern und die Vorzeichenregeln. \(2 - [3x - (x + 5)] \le 4(2 - x) + 1\)

Denkanstöße

- Bei verschachtelten Klammern ist es oft am sichersten, von innen nach außen zu arbeiten. - Was ändert sich an den Vorzeichen innerhalb einer Klammer, wenn ein Minuszeichen direkt davor steht? - Fasse auf jeder Seite der Ungleichung so weit wie möglich zusammen, bevor du Terme von einer Seite auf die andere verschiebst.

Lösung

1. Auflösen der inneren Klammer: \(2 - [3x - x - 5] \le 8 - 4x + 1\). 2. Zusammenfassen in der eckigen Klammer: \(2 - [2x - 5] \le 9 - 4x\). 3. Auflösen der eckigen Klammer (Minuszeichen beachten): \(2 - 2x + 5 \le 9 - 4x\), vereinfacht \(7 - 2x \le 9 - 4x\). 4. Addition von \(4x\) und Subtraktion von \(7\) auf beiden Seiten: \(2x \le 2\). 5. Division durch \(2\): \(x \le 1\). 6. Lösungsmenge: \(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \le 1\}\).

Antwort

\(L = \{x \in \mathbb{R} \mid x \le 1\}\)
4131888
Ein Paketdienst hat eine Regel für die Größe von Paketen mit quadratischer Grundfläche: Die Summe aus der längsten Seite (Länge \(l\)) und dem Umfang der Grundfläche (Gurtmaß) darf höchstens \(360\,\text{cm}\) betragen. Ein Online-Händler möchte Pakete verschicken, bei denen die Länge \(l\) genau dreimal so groß ist wie die Seitenkante \(x\) der quadratischen Grundfläche. Gleichzeitig muss die Länge \(l\) aus Stabilitätsgründen mindestens \(120\,\text{cm}\) betragen. Welche ganzzahligen Werte (in \(\text{cm}\)) kommen für die Seitenkante \(x\) der Grundfläche infrage?

Denkanstöße

- Hier gibt es zwei Bedingungen: Eine für die maximale Größe und eine für die minimale Stabilität. - Was bedeutet „Gurtmaß“ in diesem Zusammenhang? Es ist der Umfang der Fläche, die nicht die Länge des Pakets beinhaltet. - Stelle für beide Bedingungen jeweils eine Ungleichung auf und finde den Bereich, der beide erfüllt.

Lösung

1. Definition der Terme: Seitenkante der Grundfläche ist \(x\), Länge ist \(l = 3x\). 2. Umfang der quadratischen Grundfläche: \(U = 4x\). 3. Aufstellen der ersten Bedingung (Gurtmaß-Regel): \(l + U \le 360 \implies 3x + 4x \le 360 \implies 7x \le 360\). 4. Lösen der ersten Ungleichung: \(x \le \frac{360}{7} \approx 51{,}43\). 5. Aufstellen der zweiten Bedingung (Mindestlänge): \(l \ge 120 \implies 3x \ge 120 \implies x \ge 40\). 6. Kombination der Ergebnisse: \(40 \le x \le 51{,}43\). 7. Da \(x\) ganzzahlig sein soll, sind die möglichen Werte \(40, 41, 42, \dots, 51\).

Antwort

Für die Seitenkante \(x\) kommen alle ganzzahligen Werte von \(40\,\text{cm}\) bis einschließlich \(51\,\text{cm}\) infrage.
4132038
Ein Car-Sharing-Anbieter bietet zwei Tagesmodelle an: Modell A: \(24\,\text{€}\) Grundgebühr pro Tag plus \(0{,}25\,\text{€}\) pro Kilometer. Modell B: Pauschalpreis von \(44\,\text{€}\) pro Tag (unbegrenzte Kilometer inklusive). a) Für welche Fahrtstrecken pro Tag ist Modell A günstiger als Modell B? b) Ein Nutzer plant eine Tagesfahrt von \(100\,\text{km}\). Welches Modell sollte er wählen? Begründe deine Entscheidung durch einen Vergleich der Kosten. c) Wie müsste die Grundgebühr von Modell A angepasst werden, damit beide Modelle bei einer Fahrt von genau \(100\,\text{km}\) exakt die gleichen Kosten verursachen? Der Kilometerpreis von \(0{,}25\,\text{€}\) soll dabei gleich bleiben.

Denkanstöße

- Was ändert sich an den Kosten von Modell B, wenn man mehr Kilometer fährt? - Kannst du die Kosten für Modell A bei einer festen Strecke von \(100\,\text{km}\) berechnen und mit dem Pauschalpreis vergleichen? - In Teil c suchst du eine neue Grundgebühr. Wie sieht die Gleichung aus, wenn das Ergebnis am Ende \(44\,\text{€}\) sein soll? - Denke daran, dass „exakt gleiche Kosten“ mathematisch bedeutet, dass die Terme beider Modelle mit einem Gleichheitszeichen verbunden werden können.

Lösung

1. Aufstellen der Funktionen für die Kosten in Abhängigkeit von der Strecke \(x\): \(K_A(x) = 24 + 0{,}25x\) und \(K_B(x) = 44\). 2. Bestimmung des Schnittpunkts zur Beantwortung von Teil a: \(24 + 0{,}25x = 44 \implies 0{,}25x = 20 \implies x = 80\). Bei \(80\,\text{km}\) sind beide Modelle gleich teuer; Modell A ist daher für \(x < 80\,\text{km}\) günstiger. 3. Kostenvergleich für Teil b bei \(x = 100\): \(K_A(100) = 24 + 0{,}25 \cdot 100 = 49\,\text{€}\). Da \(49\,\text{€} > 44\,\text{€}\), ist Modell B günstiger. 4. Berechnung der neuen Grundgebühr \(G\) für Teil c: Ansatz \(G + 0{,}25 \cdot 100 = 44\). 5. Auflösen nach \(G\): \(G + 25 = 44 \implies G = 19\,\text{€}\).

Antwort

a) Modell A ist für Fahrtstrecken unter \(80\,\text{km}\) günstiger. Bei genau \(80\,\text{km}\) sind beide Modelle gleich teuer. b) Er sollte Modell B wählen, da Modell A bei \(100\,\text{km}\) Kosten in Höhe von \(49\,\text{€}\) verursacht, während Modell B nur \(44\,\text{€}\) kostet. c) Die Grundgebühr von Modell A müsste auf \(19\,\text{€}\) gesenkt werden.
4132188
Betrachte die Ungleichung \(2x + k > 10\), wobei \(k\) eine feste Zahl ist. Bestimme den Wert für \(k\) so, dass die Lösungsmenge der Ungleichung genau dem Intervall \((7; \infty)\) entspricht. Stelle deinen Rechenweg dar.

Denkanstöße

- Stelle dir vor, \(k\) wäre eine normale Zahl und löse die Ungleichung nach \(x\) auf. Dein Ergebnis wird \(k\) enthalten. - Welche Bedingung muss für den Ausdruck auf der rechten Seite gelten, damit er mit der gewünschten Grenze im Intervall übereinstimmt? - Kannst du eine Gleichung aufstellen, um den fehlenden Wert zu finden?

Lösung

1. Auflösen der Ungleichung nach \(x\): \(2x + k > 10 \Rightarrow 2x > 10 - k \Rightarrow x > \frac{10 - k}{2}\). 2. Abgleich mit der Ziel-Lösung: Die Lösungsmenge soll \(x > 7\) sein. Also muss gelten: \(\frac{10 - k}{2} = 7\). 3. Berechnung von \(k\): \(10 - k = 14 \Rightarrow -k = 4 \Rightarrow k = -4\).

Antwort

Der Wert für \(k\) muss \(-4\) sein.
4139478
Untersuche die folgenden Ungleichungen auf ihre Lösungsmenge \(L\) über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\). Vereinfache dazu die Terme so weit wie möglich und interpretiere das Ergebnis. a) \(2 \cdot (3x - 4) < 6x - 5\) b) \(4 - (x + 5) \ge 10 - x\)

Denkanstöße

- Vereinfache beide Seiten der Ungleichung so weit wie möglich, bevor du nach \(x\) auflöst. - Was bedeutet es für die Lösung, wenn die Variable \(x\) während der Rechnung vollständig verschwindet? - Überlege, ob die verbleibende mathematische Aussage (ohne \(x\)) immer wahr oder immer falsch ist.

Lösung

1. Teilaufgabe a): Ausmultiplizieren der Klammer ergibt \(6x - 8 < 6x - 5\). Subtraktion von \(6x\) führt zur Aussage \(-8 < -5\). Da diese Aussage für alle \(x\) wahr ist, ist die Lösungsmenge der gesamte Grundbereich: \(L = \mathbb{Q}\). 2. Teilaufgabe b): Auflösen der Klammer ergibt \(4 - x - 5 \ge 10 - x\), vereinfacht \(-1 - x \ge 10 - x\). Addition von \(x\) führt zur Aussage \(-1 \ge 10\). Da dies eine falsche Aussage ist, gibt es kein \(x\), das die Ungleichung erfüllt. Die Lösungsmenge ist leer: \(L = \emptyset\).

Antwort

a) \(L = \mathbb{Q}\) b) \(L = \emptyset\) (leere Menge)
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Ermittle die Lösungsmenge der folgenden Ungleichung über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\): \(\frac{2x+1}{3} - \frac{x-2}{2} \le 2\)

Denkanstöße

- Wie kannst du die Brüche loswerden, indem du die gesamte Ungleichung mit einer geschickt gewählten Zahl multiplizierst? - Achte besonders auf das Minuszeichen vor dem zweiten Bruchstrich. Was bedeutet das für die Terme im Zähler? - Was passiert mit dem Ungleichheitszeichen, wenn du mit einer positiven Zahl multiplizierst?

Lösung

1. Multiplikation der gesamten Ungleichung mit dem Hauptnenner \(6\), um die Nenner zu eliminieren: \(2(2x+1) - 3(x-2) \le 12\). 2. Ausmultiplizieren der Klammern: \(4x + 2 - 3x + 6 \le 12\). 3. Zusammenfassen der Terme auf der linken Seite: \(x + 8 \le 12\). 4. Subtraktion von \(8\) auf beiden Seiten: \(x \le 4\). 5. Die Lösungsmenge ist \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x \le 4\}\).

Antwort

\(x \le 4\) bzw. \(L = \{x \in \mathbb{Q} \mid x \le 4\}\)
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Ermittle die Lösungsmengen für die folgenden Ungleichungen über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\): a) \(|2x + 6| < 10\) b) \(4 \cdot |x - 1| - 5 \ge 7\)

Denkanstöße

- Versuche bei b) zuerst, den Term mit den Betragsstrichen allein auf eine Seite der Ungleichung zu bringen, genau wie bei einer Gleichung. - Erinnere dich daran, dass eine Ungleichung mit \(|...| < a\) einen Bereich „zwischen“ zwei Werten beschreibt. - Was bedeutet es für den Ausdruck innerhalb der Betragsstriche, wenn sein Betrag größer als eine Zahl sein soll? Welche zwei Richtungen auf der Zahlengeraden musst du betrachten?

Lösung

1. Teilaufgabe a): Die Ungleichung \(|2x + 6| < 10\) in die Doppelungleichung \(-10 < 2x + 6 < 10\) umformen. 2. Subtraktion von \(6\) ergibt \(-16 < 2x < 4\). 3. Division durch \(2\) liefert \(-8 < x < 2\). Die Lösungsmenge ist \(L_a = \{x \in \mathbb{Q} \mid -8 < x < 2\}\). 4. Teilaufgabe b): Zuerst den Betrag isolieren durch Addition von \(5\): \(4 \cdot |x - 1| \ge 12\). 5. Division durch \(4\) ergibt \(|x - 1| \ge 3\). 6. Fallunterscheidung für die Ungleichung: \(x - 1 \ge 3\) oder \(x - 1 \le -3\). 7. Auflösen der Fälle: \(x \ge 4\) oder \(x \le -2\). Die Lösungsmenge ist \(L_b = \{x \in \mathbb{Q} \mid x \le -2 \text{ oder } x \ge 4\}\).

Antwort

a) \(L_a = \{x \in \mathbb{Q} \mid -8 < x < 2\}\) b) \(L_b = \{x \in \mathbb{Q} \mid x \le -2 \text{ oder } x \ge 4\}\)
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Ermittle die Menge aller ganzzahligen Lösungen für das gegebene System von Ungleichungen: \[\begin{cases} \frac{3x-5}{2} - \frac{x+1}{3} < 2 \\ 1 - 3 \cdot (2 - x) \geq -5 \end{cases}\]

Denkanstöße

- Beim Rechnen mit Brüchen hilft es, die gesamte Ungleichung mit dem Hauptnenner zu multiplizieren, um die Brüche zu eliminieren. - Achte beim Auflösen der Klammern besonders auf die Vorzeichen, wenn ein Minuszeichen vor der Klammer steht. - Stelle dir die Teillösungen auf einem Zahlenstrahl vor, um die gemeinsamen Werte leichter zu finden.

Lösung

1. Erste Ungleichung mit dem Hauptnenner \(6\) multiplizieren: \(3(3x - 5) - 2(x + 1) < 12\). 2. Klammern auflösen und zusammenfassen: \(9x - 15 - 2x - 2 < 12 \implies 7x - 17 < 12 \implies 7x < 29\). 3. Nach \(x\) isolieren: \(x < \frac{29}{7} \approx 4{,}14\). 4. Zweite Ungleichung lösen: \(1 - (6 - 3x) \geq -5 \implies 1 - 6 + 3x \geq -5 \implies -5 + 3x \geq -5\). 5. Nach \(x\) isolieren: \(3x \geq 0 \implies x \geq 0\). 6. Schnittmenge der Intervalle bestimmen: \(0 \leq x < \frac{29}{7}\). 7. Ganze Zahlen identifizieren: Die Lösungen sind \(0, 1, 2, 3, 4\).

Antwort

\(x \in \{0, 1, 2, 3, 4\}\)
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Gegeben sind die beiden folgenden Ungleichungen: I: \(5 - \frac{x+2}{2} < 1\) II: \(2(x-3) \le \frac{x+4}{2}\) Untersuche rechnerisch, ob es eine reelle Zahl \(x\) gibt, die beide Ungleichungen gleichzeitig erfüllt, und gib die Lösungsmenge \(L\) des Systems an.

Denkanstöße

- Löse zunächst jede Ungleichung einzeln nach \(x\) auf. - Achte besonders auf das Vorzeichen, wenn du Terme mit \(x\) auf eine Seite bringst. - Vergleiche die beiden gefundenen Zahlenbereiche. Gibt es einen Bereich, in dem beide Bedingungen wahr sind? - Was bedeutet es für die Lösungsmenge, wenn sich die Bereiche der Teillösungen nicht überschneiden?

Lösung

1. Lösen der ersten Ungleichung: Multiplikation mit 2 ergibt \(10 - (x+2) < 2\). Auflösen der Klammer führt zu \(10 - x - 2 < 2\), also \(8 - x < 2\). Daraus ergibt sich \(x > 6\). 2. Lösen der zweiten Ungleichung: Multiplikation mit 2 ergibt \(4(x-3) \le x+4\). Ausmultiplizieren liefert \(4x - 12 \le x + 4\). Nach Umformen erhält man \(3x \le 16\), also \(x \le \frac{16}{3}\) (was etwa \(5{,}33\) entspricht). 3. Vergleich der Teilmengen: Es wird eine Zahl gesucht, für die gleichzeitig \(x > 6\) und \(x \le 5\frac{1}{3}\) gilt. Da \(5\frac{1}{3} < 6\) ist, existiert keine solche Zahl. Die Lösungsmenge ist somit leer.

Antwort

Es gibt keine solche Zahl \(x\). Die Lösungsmenge ist leer: \(L = \emptyset\).
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Bestimme alle Werte für den Parameter \(a\), für die das folgende lineare Gleichungssystem eine Lösung \((x \mid y)\) besitzt, die im II. Quadranten des Koordinatensystems liegt (d. h. \(x < 0\) und \(y > 0\)): \[ \begin{cases} x + y = 5 \\ 2x + ay = 12 \end{cases} \]

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Vorzeichen von \(x\) und \(y\), wenn ein Punkt im II. Quadranten liegt? - Versuche zuerst, \(x\) und \(y\) so aufzulösen, dass sie nur noch vom Parameter \(a\) abhängen. - Wann ist ein Bruch positiv? Was muss dann für den Nenner gelten? - Wie verhält sich das Vorzeichen des Zählers, wenn du bereits weißt, welches Vorzeichen der Nenner hat?

Lösung

1. Erste Gleichung nach \(x\) umstellen: \(x = 5 - y\). 2. Einsetzen in die zweite Gleichung: \(2(5 - y) + ay = 12\). 3. Klammer auflösen und nach \(y\) sortieren: \(10 - 2y + ay = 12 \Rightarrow y(a - 2) = 2\). 4. \(y\) in Abhängigkeit von \(a\) ausdrücken: \(y = \frac{2}{a - 2}\). 5. \(x\) berechnen: \(x = 5 - \frac{2}{a - 2} = \frac{5(a - 2) - 2}{a - 2} = \frac{5a - 12}{a - 2}\). 6. Bedingung \(y > 0\) anwenden: \(\frac{2}{a - 2} > 0 \Rightarrow a - 2 > 0 \Rightarrow a > 2\). 7. Bedingung \(x < 0\) anwenden: Da \(a - 2 > 0\) (aus Schritt 6), muss der Zähler negativ sein: \(5a - 12 < 0 \Rightarrow 5a < 12 \Rightarrow a < 2{,}4\). 8. Beide Bedingungen kombinieren: \(2 < a < 2{,}4\).

Antwort

Die gesuchte Bedingung lautet \(2 < a < 2{,}4\).
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Untersuche, für welche Werte des Parameters \(k\) das folgende Gleichungssystem eine eindeutige Lösung \((x \mid y)\) besitzt, bei der sowohl \(x\) als auch \(y\) positive Werte annehmen: \[ \begin{cases} kx + 4y = 8 \\ 4x + ky = 8 \end{cases} \]

Denkanstöße

- Wann hat ein lineares Gleichungssystem genau eine Lösung, wann keine und wann unendlich viele? - Nutze die Symmetrie des Systems aus: Was passiert, wenn du \(x\) und \(y\) vertauschst? - Wie kannst du eine Variable eliminieren, um die andere in Abhängigkeit von \(k\) zu berechnen? - Achte darauf, dass „eindeutige Lösung“ bestimmte Werte für \(k\) ausschließt.

Lösung

1. Subtrahiere die zweite Gleichung von der ersten: \((k-4)x+(4-k)y=0\), also \((k-4)(x-y)=0\). 2. Für \(k=4\) sind beide Gleichungen identisch; es gibt keine eindeutige Lösung. Für \(k\neq4\) folgt \(x=y\). 3. Setze \(x=y\) in die erste Gleichung ein: \((k+4)x=8\). 4. Für \(k=-4\) entsteht der Widerspruch \(0=8\); daher gibt es keine Lösung. Für \(k\neq-4\) gilt \(x=y=\frac{8}{k+4}\). 5. Die Werte sind positiv genau dann, wenn \(k+4>0\), also \(k>-4\). 6. Zusätzlich muss für Eindeutigkeit \(k\neq4\) gelten. Somit ist \(k\in(-4;4)\cup(4;\infty)\).

Antwort

Für \(k > -4\) mit Ausnahme von \(k = 4\) (oder: \(k \in (-4; 4) \cup (4; \infty)\)).

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