Kubische Gleichungen lösen
Methoden
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
- Mehr unter Kubische Gleichungen über Faktorisieren ↗
2. Probieren
- Beispielgleichung: x³ = 64
- Einfache Zahlen wie 0; 1; 2 etc. für x einsetzen:
- x=4 klappt; 4 ist also eine Lösung.
- Mehr unter Kubische Gleichungen über Probieren ↗
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.
- Mehr unter Kubische Gleichungen über Teilermethode ↗
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.
- Mehr unter Kubische Gleichungen über pq-Formel ↗
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 ↗