Mitternachtsformel: Herleitung und Übungen

• Mitternachtsformel: Herleitung
• Mitternachtsformel: Mögliche Lösungen
• Mitternachtsformel Beispielaufgabe: Quadratische Gleichungen mit Hilfe der Mitternachtsformel lösen
• Vergleich: Mitternachtsformel und p-q-Formel

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine quadratische Gleichung zu lösen. Neben der quadratischen Ergänzung und der p-q-Formel gibt es noch die sogenannte Mitternachtsformel, auch abc-Formel genannt, in Mathe.

Folgend zeigen wir dir die Herleitung der Mitternachtsformel bzw. abc-Formel, sowie die Anwendung in Mathe an Beispielen.

Mitternachtsformel: Herleitung

Es existieren verschiedene Herleitungen der Mitternachtsformel. Die wohl anschaulichste ist die Herleitung mit Hilfe der p-q-Formel. Zunächst gehen wir von der allgemeinen Form einer quadratischen Gleichung aus.

$\textcolor{blue}{a} \cdot x^2 + \textcolor{green}{b} \cdot x + \textcolor{brown}{c} = 0~~~~~|:\textcolor{blue}{a}$

$x^2 + \frac{\textcolor{green}{b}}{\textcolor{blue}{a}} \cdot x + \frac{\textcolor{brown}{c}}{\textcolor{blue}{a}} = 0$

Durch das Dividieren durch den Faktor vor dem $x^2$ erhalten wir die sogenannte Normalform einer quadratischen Gleichung, die sich mit Hilfe der p-q-Formel lösen lässt.

In diesem Fall gilt:

• $\frac{\textcolor{green}{b}}{\textcolor{blue}{a}} = \textcolor{red}{p}$

• $\frac{\textcolor{brown}{c}}{\textcolor{blue}{a}} = \textcolor{orange}{q}$

Beginnen wir mit der Herleitung:

$x^2 + \frac{\textcolor{green}{b}}{\textcolor{blue}{a}} \cdot x + \frac{\textcolor{brown}{c}}{\textcolor{blue}{a}} = 0~~~~|p-q-Formel$

$x_{1,2} = - \frac{\frac{\textcolor{green}{b}}{\textcolor{blue}{a}}}{2} \pm \sqrt{(\frac{\frac{\textcolor{green}{b}}{\textcolor{blue}{a}}}{2})^2-\frac{\textcolor{brown}{c}}{\textcolor{blue}{a}}}$

Die Doppelbrüche können wir zusammenfassen, indem wir, anstatt durch zwei zu teilen, mit $\frac{1}{2}$ multiplizieren.

$x_{1,2} = - \frac{\textcolor{green}{b}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}} \pm \sqrt{(\frac{\textcolor{green}{b}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}})^2-\frac{\textcolor{brown}{c}}{\textcolor{blue}{a}}}$

$x_{1,2} = - \frac{\textcolor{green}{b}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}} \pm \sqrt{\frac{\textcolor{green}{b}^2}{4\cdot \textcolor{blue}{a}^2}-\frac{\textcolor{brown}{c}}{\textcolor{blue}{a}}}$

Die Brüche unter der Wurzel können voneinander subtrahiert werden. Dazu erweitern wir zunächst den rechten Bruch mit $4\cdot a$ , sodass die Brüche gleichnamig sind; nun können wir die Zähler voneinander subtrahieren.

$x_{1,2} = - \frac{\textcolor{green}{b}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}} \pm \sqrt{\frac{\textcolor{green}{b}^2}{4\cdot \textcolor{blue}{a}^2}-\frac{4 \cdot \textcolor{blue}{a} \cdot \textcolor{brown}{c}}{4\cdot \textcolor{blue}{a}^2}}$

$x_{1,2} = - \frac{\textcolor{green}{b}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}} \pm \sqrt{\frac{\textcolor{green}{b}^2 - 4 \cdot \textcolor{blue}{a} \cdot \textcolor{brown}{c}}{4\cdot \textcolor{blue}{a}^2}}$

Im Nenner des Bruchs können wir nun die Wurzel ziehen - im Zähler bleibt sie natürlich erhalten.

$x_{1,2} = - \frac{\textcolor{green}{b}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}} \pm \frac{\sqrt{\textcolor{green}{b}^2 - 4 \cdot \textcolor{blue}{a} \cdot \textcolor{brown}{c}}}{2\cdot \textcolor{blue}{a}}$

Durch das Wurzelziehen erhalten wir zwei Brüche mit dem gleichen Nenner, die wir zusammenfassen können; wir erhalten die abc-Formel (Mitternachtsformel):

$x_{1,2} = \frac{\textcolor{green}{-b}~\pm~\sqrt{b^2~-~4~ \cdot~\textcolor{blue}{a} \cdot~\textcolor{brown}{c}}}{2~ \cdot~\textcolor{blue}{a}}$

Wie du siehst, ist die Herleitung der Mitternachtsformel recht lang und auch kompliziert. Herleitungen sind sehr hilfreich, um zu verstehen, warum wir eine bestimmte Formel verwenden können. Wichtig ist jedoch vor allem, dass du die Formel korrekt anwenden kannst.