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Kubische Gleichungen lösen

Methoden

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Basiswissen


Kurze Übersicht zu verschiedenen Lösungsverfahren für alle Gleichungen, die man schreiben kann als: 0 = a·x³ + b·x² + c·x + d

Vorab


  • Kubische Gleichungen haben mindestens eine und höchstens drei Lösungen.
  • Es gibt mehrere Verfahren, die man der Reihe nach anwendet.
  • Wenn faktorisieren klappt, ist das meistens am bequemsten.
  • Wenn nicht, sollte man Zahlen einsetzen Probieren.
  • Danach bleiben nur noch kompliziertere Verfahren übrig.

1. Faktorisieren


  • Geeignet, wenn linke Seite gleich 0 ist und rechts nur Terme mit x stehen:
  • Beispielgleichung: 0 = x³ - x²
  • x² ausklammern macht aus linker Seite Malkette:
  • Wird zu: x²(x - 1) = 0
  • Satz vom Nullprodukte anwenden und Lösung hinschreiben:
  • Die Lösungen sind: x=0, x=1

2. Probieren


  • Beispielgleichung: x³ = 64
  • Einfache Zahlen wie 0; 1; 2 etc. für x einsetzen:
  • x=4 klappt; 4 ist also eine Lösung.

3. Teilermethode


  • Sind alle Koeffizienten der Gleichung ganze Zahlen ...
  • dann kann man den Satz über rationale Nullstellen benutzen.
  • Mit findet man durch systematisches Probieren alle rationalen Lösungen.
  • Rationale Lösungen sind solche, die man als Bruch schreiben kann.
  • Irrationale Lösungen würde man mit diesem Verfahren nicht finden.

4. pq-Formel


  • Das ist eine Unterart des Faktorisierens.
  • Kann man nur ein x ausklammern, dann bleibt in der Klammer ein quadratischer Term übrig.
  • Diesen quadratischen Term kann man gleich null setzen und mit der pq-Formel lösen.

5. Newton-Verfahren


Kubische Gleichungen lassen sich nicht immer gut über Probieren oder Faktorisieren lösen. Genügt eine Näherungslösung, kann man allerdings computergestützte Näherungsverfahren verwenden. Ein solches Verfahren ist das Newton-Verfahren. Mehr unter Newton-Verfahren ↗

6. Cardanische Formeln


Es gibt Formeln zur exakten Bestimmung aller Lösungen einer kubischen Gleichung. Sie funktionieren ähnlich wie die pq-Formel für quadratische Gleichungen, sind aber viel komplizierter. In der Schulmathematik spielen sie keine Rolle. Mehr unter Cardanische Formeln ↗