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9. ‐ 10. Klasse

Bruchgleichungen

Dauer: 40 Minuten

Was sind Bruchgleichungen?

Bruchgleichungen sehen auf den ersten Blick ganz schön kompliziert aus! Dabei ist die Erklärung zu ihnen gar nicht so schwierig: Denn Bruchgleichungen sind alle Gleichungen, bei denen mindestens eine unbekannte Variable im Nenner eines Bruchs vorkommt. Diese Gleichung ist also zum Beispiel eine Bruchgleichung:

323x+2=4x1

In diesem Lernweg erfährst du, was du machen musst, um Bruchgleichungen zu vereinfachen! Mit diesem Rezept kannst du diese Gleichungsart verstehen und lösen. Falls du Online-Prüfungen mit Lösungen suchst, um das Thema Bruchgleichungen zu üben, kannst du dir unsere Klassenarbeiten anschauen.

Wie du Bruchgleichungen aufstellst

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iStock.com/Kenshi991

Bruchgleichungen aufstellen

Bruchgleichungen aufstellen (einfach)
Aufgabe:
Welche Variable nimmt man typischerweise für die Zeit? Wähle.
Bruchgleichungen aufstellen (mittel)
Aufgabe:
Gegeben ist folgende Textaufgabe:

Tom und Clara sind Geschwister. Für ein Familientreffen reisen beide zu ihren Eltern. Tom hat einen Anfahrtsweg von 400 km, während Clara nur 80 km von den Eltern entfernt wohnt. Für die Fahrt zu ihren Eltern braucht Tom nur 2 Stunden länger als Clara. Das liegt daran, dass Tom doppelt so schnell fährt wie Clara. Wie lange braucht Tom für die Fahrt zu seinen Eltern?

Welche Größe ist gesucht? Wähle.
Bruchgleichungen aufstellen (schwer)
Aufgabe:
Jonas erfindet eine Knobelaufgabe für den Matheunterricht: „152 meines Alters betragen gerade so viel wie 23 vom Alter meines Bruders. Ich bin außerdem 9 Jahre älter als mein Bruder. Wie alt bin ich?“

Seine Mitschüler stellen eine Gleichung auf, um die Aufgabe zu lösen. Entscheide, ob diese Gleichung richtig (wahr) oder falsch ist.
152AJ=23AB
AJ=AB+9
Hinweis: AJ = Alter von Jonas, AB = Alter des Bruders

Wie du Bruchgleichungen löst

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Bruchgleichungen lösen

Bruchgleichungen lösen (einfach)
Aufgabe:
Ist folgende Aussage wahr oder falsch? Wähle.

Die Definitionsmenge gibt an, welche Werte für die Unbekannte in die Gleichung eingesetzt werden dürfen.
Bruchgleichungen lösen (mittel)
Aufgabe:
Gegeben ist folgende Bruchgleichung:

x + 2x  2=x  3x + 3

Bestimme die Definitionsmenge und wähle die richtige Antwort aus.
Bruchgleichungen lösen (schwer)
Aufgabe:
Löse die folgende Bruchgleichung und wähle das richtige Ergebnis aus.

20x  1=33x

Bruchgleichungen

Bruchgleichungen (einfach)
Aufgabe:
Gib an, ob die Aussage wahr oder falsch ist.

Um eine Bruchgleichung zu vereinfachen, wird der Hauptnenner bestimmt. Diesen multipliziert man jeweils mit den Nennern der Brüche.
Bruchgleichungen (mittel)
Aufgabe:
„Ein Schwimmbecken hat 2 verschiedengroße Rohre, um das Schwimmbecken mit Wasser zu füllen. Im alleinigen Betrieb braucht Rohr 1 zum Befüllen des Beckens eine Stunde weniger als Rohr 2. Wird das Becken mit beiden Rohren gleichzeitig gefüllt, dauert das 3 Stunden weniger, als wenn nur mit Rohr 1 befüllt wird. Wie lange braucht Rohr 1, um das Schwimmbecken allein zu befüllen?“

Wähle aus den hier angegebenen Gleichungen diejenigen aus, die die Geschwindigkeit korrekt angeben,
  • mit der Rohr 1 (v1),
  • mit der Rohr 2 (v2) und 
  • mit der beide Rohre zusammen (vZ)
das Schwimmbecken füllen – in Abhängikeit von der Zeit, die Rohr 1 (t1) braucht.

Tipp: Die Geschwindigkeit des Befüllens ist vB = 1tB, wobei tB jeweils die Zeit ist, um das Becken komplett zu füllen.
Bruchgleichungen (schwer)
Aufgabe:
Ist folgende Aussage wahr oder falsch? Wähle.

Der Hauptnenner der Gleichung

x  13(x  3)(x  2)x + 1(2x  4)(x  2)=124x  8
 
lautet: 
12(x3)(x2)2

Was du wissen musst

  • Variablen im Nenner

    Wie du an der Definition von Bruchgleichungen erkennst, ist ihr grundlegendes Merkmal, dass es Gleichungen mit Variablen im Nenner sind. So einen Term mit einer Variablen im Nenner bezeichnet man als Bruchterm. Eine Bruchgleichung kann nicht nur einen, sondern auch mehrere Bruchterme enthalten. Außerdem ist es auch erlaubt, dass mehrere verschiedene Variablen, also zum Beispiel x und y, in den Nennern vorkommen.

    Definitionsmenge

    Bei Bruchgleichungen ist es ganz wichtig, eine Definitionsmenge anzugeben. Diese Menge enthält alle Zahlen, die man für die unbekannte Variable einsetzen darf. Es kommt also bei der Definitionsmenge nicht darauf an, welche Zahlen die Gleichung lösen, sondern welche Zahlen man prinzipiell für die Variable einsetzen darf, ohne dabei Rechenregeln zu verletzen.

    Weil bei Bruchgleichungen Variablen im Nenner stehen, musst du darauf achten, dass diese Nenner nicht zu null werden. Denn ein Bruch mit einer Null im Nenner ist nicht erlaubt! Alle Zahlen, für die ein Nenner null ergibt, sind deshalb von der Definitionsmenge ausgeschlossen. In diesem Beispiel dürfte die Variable x beispielsweise nicht die Zahl 4 annehmen:

    14x4=7

    Denn für x=4 würde der Nenner 0 ergeben und das ist verboten. Alle anderen reellen Zahlen sind jedoch erlaubt. Die Definitionsmenge für diese Bruchgleichung ist deshalb D=R\{4}, also alle reellen Zahlen außer der 4.

    Lösungsmenge

    In der Lösungsmenge sind dagegen alle Zahlen zusammengefasst, die tatsächlich eine Lösung der Gleichung sind und sich gleichzeitig auch in der Definitionsmenge befinden.

    Es kann vorkommen, dass du eine Zahl als Ergebnis beim Lösen einer Bruchgleichung erhältst, die von der Definitionsmenge ausgeschlossen ist. Weil du diese Zahl deshalb gar nicht für die Variable einsetzen darfst, ist sie auch kein Teil der Lösungsmenge. Du musst also jede Lösung darauf prüfen, ob sie auch Teil der Definitionsmenge ist. Nur dann ist sie in der Lösungsmenge enthalten.

  • Die wichtigste Frage ist natürlich, wie du Bruchgleichungen lösen kannst. Dafür hältst du dich am besten an diese vier Schritte:

    1. Bestimme die Definitionsmenge. 
    2. Faktorisiere die Nenner und finde den Hauptnenner.
    3. Multipliziere die Bruchgleichung mit dem Hauptnenner und kürze alle Brüche.
    4. Löse die normale Gleichung.

    Mit den ersten drei Schritten wandelst du die Bruchgleichung in eine normale Gleichung um. Die kannst du dann im vierten Schritt auf gewohnte Weise lösen.

  • Bei Textaufgaben, in denen du eine Bruchgleichung aufstellen und dann lösen musst, geht es um eine Größe, die du als Bruch darstellen kannst. Diese Größe ist oft eine Geschwindigkeit (Weg pro Zeit) oder auch eine Leistung (Arbeit pro Zeit). Aber wie kannst du aus dem Text eine Bruchgleichung herleiten? Dafür ist es geschickt, dieses Vorgehen zu benutzen:

    1. Lies den Text genau und lege die gesuchte Variable fest.
    2. Stelle die einzelnen Brüche mit der gesuchten Variable im Nenner auf.
    3. Formuliere aus diesen Brüchen und den Angaben im Text eine Bruchgleichung.