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Eine Lösung der quadratischen Gleichung x² + px + q näherungsweise finden

(zu tm.jpg 5, S. 97)

Lies die Näherungsmethode in tm.jpg 5, S. 97 nach und gib an, wie der Startwert und die Näherungswerte mit dem Taschenrechner oder mit der Tabellenkalkulation bestimmt werden!

Wähle im folgenden GeoGebra-Beispiel die quadratische Gleichung mit Hilfe der Schieberegler für p und q und zeige die ersten Näherungswerte x1, x2, x3 an:

Screenshot: Alfred Nussbaumer

Download der GeoGebra-Datei

Aufgaben:

  • Der „Startwert“ wird durch x1 = 1 - p / 2 festgelegt. Der rote Punkt A legt die Zahl 1 im GeoGebra-Beispiel fest. Untersuche, wie sich andere Startwerte auf die Näherungslösungen auswirken, wenn du den roten Punkt A verschiebst!
  • Gib an, was „passiert“, wenn der Startwert x1 = -p / 2 wird! Wo liegt dann der rote Punkt A?
  • Gib ein Verfahren an, mit dem du beide Lösungen der quadratischen Gleichung sicher bestimmen kannst!
  • „Verschiebe“ den Funktionsgraphen, indem du die Schieberegler für p und q verwendest!
  • Untersuche das Verhalten des Näherungsverfahrens, wenn die quadratische Gleichung keine Lösung hat!

Für Unentwegte:

  • Beobachte die Näherungslösungen und die Geraden und lies das Konstruktionsprinzip ab!
  • Für p = -4 und q = 4 liegt eine Doppellösung vor. Die Näherungslösung x3 liegt relativ weit von der exakten Lösung x = 2 entfernt. Öffne das Zeichenblatt mit einem Doppelklick und ergänze weitere Iterationen in der Tabelle und grafisch!
  • Suche mit den Schiebereglern für p und q weitere Gleichungen mit einer Doppellösung und vergleiche die Näherung von x3 an die exakte Lösung. Beschreibe (und begründe) die Ergebnisse!

Ausblick: Vergleiche mit dem newtonschen Näherungsverfahren (tm.jpg 7)!

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