Eine Alternative zur Nullstellenbestimmung ist die p-q-Formel. Hierfür muss die Funktionsgleichung allerdings in Normalform vorliegen.
Die Normalform einer quadratischen Gleichung ist x² + p·x + q = 0. Wichtig ist dabei, dass der Koeffizient von x² eine 1 ist, erst dann ist es eine Normalform.
Auch eine Gleichung in Allgemeinform kann in die Normalform überführt werden. Man muss dann nur durch den Vorfaktor a dividieren.
Die p-q-Formel lautet:
\( {x}_{1,2}=-\left(\frac{p}{2}\right) \pm \sqrt{ \left(\frac{p}{2}\right)^{2}-q} \)
Beispielaufgabe:
„Bestimme die Nullstellen der Funktion f(x) = 3·x² + 6·x - 9 mit Hilfe der p-q-Formel.“
Wir gehen schrittweise vor. Als erstes setzen wir die Funktion … = 0, um dann durch den Vorfaktor (die Zahl vor x²) zu dividieren:
3·x2 + 6·x - 9 = 0 | :3, damit vor x² eine 1 steht
3·x2:3 + 6·x:3 - 9:3 = 0:3
1·x2 + 2·x - 3 = 0
Als nächstes wenden wir die p-q-Formel an:
\( x_{1,2} = -( \frac{p}{2} ) \pm \sqrt{ ( \frac{p}{2} )^{2} - q} \qquad | \space p = 2 \text{ und } q = -3 \\ { x }_{ 1,2 } = -\left(\frac { 2 }{ 2 } \right) \pm \sqrt { \left(\frac { 2 }{ 2 } \right)^{ 2 }-(-3) } \\ x_{1,2} = -1 ± \sqrt{1 + 3} \\ x_{1,2} = -1 ± \sqrt{4} \\ x_{1,2} = -1 ± 2 \)
Die zwei Lösungen lauten:
x1 = -1 + 2 = 1
x2 = -1 - 2 = -3
Zur Kontrolle können wir den Graphen zeichnen und schauen, ob die Nullstellen stimmen:
~plot~ 3*x^2+6*x-9;[[-6|6|-15|15]];noinput ~plot~
Zusammenfassung der Lösungsschritte:
Die Lösungsschritte seien nachfolgend kurz zusammengefasst:
1. Funktion gleich null setzen, f(x) = … = 0
2. Etwaigen Vorfaktor von x² durch dividieren entfernen (bzw. er wird 1)
3. p-q-Formel zur Lösung verwenden
4. Lösung aufschreiben