Was ist ein Parameter?
In x² = 9 ist die Zahl 9 fest. In x² = a ist der Buchstabe a ein Parameter: eine feste Zahl, die wir noch nicht gewählt haben. Die Unbekannte, die wir berechnen, ist weiterhin x.
Die Antwort ist also nicht eine einzelne Zahl. Die Antwort sagt, wie die Lösungen von a abhängen. Zum Beispiel: "Wenn a < 0, gibt es keine Lösung; wenn a = 0, gibt es eine; wenn a > 0, gibt es zwei".
Die grafische Methode: die Gerade y = a verschieben
Grafische Methode in vier Schritten:
- Forme so um, dass die Gleichung f(x) = a lautet (a steht allein auf einer Seite).
- Zeichne die Kurve y = f(x) nur einmal. Sie hängt nicht von a ab.
- Zeichne die waagrechte Gerade y = a. Wenn sich a ändert, rutscht sie nach oben oder unten.
- Zähle für jede Lage die Schnittpunkte. Notiere die Bereiche von a, in denen die Anzahl gleich bleibt, und die besonderen Werte, an denen sie sich ändert.
Beispiel: |x² − 4| = a. Die Kurve hat W-Form mit Tiefpunkten bei (−2, 0), (2, 0) und einem Gipfel bei (0, 4).
- a < 0: 0 Lösungen
- a = 0: 2 Lösungen (x = ±2)
- 0 < a < 4: 4 Lösungen
- a = 4: 3 Lösungen
- a > 4: 2 Lösungen
Wenn a in der Formel steckt: die Diskriminante
Bei x² − 4x + a = 0 hängt die Anzahl der Lösungen von der Diskriminante D = b² − 4ac = 16 − 4a ab.
- D > 0, also a < 4: zwei Lösungen.
- D = 0, also a = 4: eine Lösung.
- D < 0, also a > 4: keine reelle Lösung.
Bei "x² + 2ax + 4 > 0 für jedes x" darf es keine Nullstelle geben und die Parabel muss über der Achse liegen: D = 4a² − 16 < 0, also −2 < a < 2.
Du kannst es auch zeichnen: x² − 4x = −a ist die Parabel mit dem tiefsten Punkt −4 und einer Geraden in der Höhe −a.
Ungleichungen und Fallunterscheidung
Bei ax > 2 entscheidet das Vorzeichen von a über die Antwort, also teilen wir in Fälle:
- a > 0: teilen, Zeichen bleibt: x > 2/a.
- a < 0: teilen, Zeichen dreht sich um: x < 2/a.
- a = 0: es steht 0 > 2, das ist falsch: keine Lösung.
Sag immer, was bei a = 0 und bei den gefundenen besonderen Werten passiert. Eine vollständige Antwort nennt jeden Fall.
Probier es aus: erst vermuten, dann prüfen
Öffne das 3D-Brett mit |x − 1| + |x + 1| = a. Rate, bevor du schiebst, wie viele Lösungen a = 1 hat. Schiebe dann auf a = 1 und lies es ab. Probiere a = 2 und a = 3. Zu Hause: Füll eine Schüssel mit Wasser und schau, wie die Wasseroberfläche die Wand berührt. Eine tiefe Schüssel wird an zwei Stellen berührt; eine Schüssel mit flachem Boden kann auf einer ganzen Linie berührt werden. Das ist dasselbe Bild.
Wichtige Formeln und Definitionen
- f(x) = a: Lösungen = Schnittpunkte von y = f(x) und y = a
- D = b² − 4ac: D > 0 zwei Lösungen, D = 0 eine Lösung, D < 0 keine
- x² + bx + c > 0 für alle x ⇔ D < 0
- ax > c: a > 0 → x > c/a; a < 0 → x < c/a; a = 0 → prüfe 0 > c
Gelöste Beispiele
1. Wie viele Lösungen hat x² = a?
Zeichne y = x² und die Gerade y = a. Ist a < 0, liegt die Gerade unter der Kurve: 0 Lösungen. Ist a = 0, berührt sie unten: 1 Lösung. Ist a > 0, schneidet sie zweimal: 2 Lösungen (x = ±√a).
2. Für welche a hat x² − 4x + a = 0 zwei verschiedene Lösungen?
D = (−4)² − 4·1·a = 16 − 4a. Für zwei verschiedene Lösungen braucht man D > 0, also 16 − 4a > 0, also a < 4.
3. Diskutiere |x| = a.
Die Kurve y = |x| ist ein V mit der Spitze bei (0, 0). a < 0: keine. a = 0: eine (x = 0). a > 0: zwei (x = ±a).
4. Wie viele Lösungen hat |x² − 4| = a für a = 2?
x² − 4 = 2 ergibt x² = 6, x = ±√6. x² − 4 = −2 ergibt x² = 2, x = ±√2. Vier verschiedene Lösungen.
5. Finde die Anzahl der Lösungen von x² − 2x = a für jedes a.
x² − 2x = (x − 1)² − 1, eine Parabel mit tiefstem Punkt (1, −1). a < −1: keine. a = −1: eine (x = 1). a > −1: zwei.
6. Löse ax > 2 für alle Werte von a.
a > 0: x > 2/a. a < 0: Teilen durch a dreht das Zeichen um, x < 2/a. a = 0: 0 > 2 ist falsch, also keine Lösung.
7. Für welche a ist x² + 2ax + 4 > 0 für jedes x?
Die Parabel öffnet nach oben. Sie bleibt über der Achse, wenn sie keine reelle Nullstelle hat: D = (2a)² − 4·4 = 4a² − 16 < 0, also a² < 4, also −2 < a < 2.
8. Für welche a hat |x − 1| + |x + 1| = a genau zwei Lösungen?
Die Kurve ist zwischen x = −1 und 1 flach in der Höhe 2 und steigt dann auf beiden Seiten mit Steigung 2. a < 2: keine. a = 2: unendlich viele. a > 2: zwei Lösungen x = ±a/2. Also a > 2.
Häufige Fehler
- Als Antwort eine einzige Zahl nennen. Bei einer Parameteraufgabe ist die Antwort eine Liste von Fällen für a.
- Die besonderen Werte vergessen, zum Beispiel das a, bei dem die Gerade die Kurve nur einmal berührt.
- Durch a teilen, ohne a = 0 und das Vorzeichen von a zu prüfen.
- Einen Berührpunkt doppelt zählen. Eine Berührung ist eine Lösung (doppelte Nullstelle), nicht zwei.