Ungleichungen lösen und darstellen - aiMOOC


Ungleichungen lösen und darstellen - aiMOOC
Einleitung
Ungleichungen lösen und darstellen ist ein zentrales Thema der Mathematik in Klasse 7-8. Du lernst, wie man Aussagen wie , oder versteht, umformt, löst und auf der Zahlengerade darstellt. Eine Ungleichung beschreibt keinen exakten Gleichstand wie eine Gleichung, sondern einen Größenvergleich. Sie beantwortet Fragen wie: Welche Zahlen sind größer als eine bestimmte Zahl? Welche Werte erfüllen eine Bedingung? Ab wann ist ein Preis günstiger, ein Abstand zu groß oder ein Ergebnis mindestens ausreichend?
In diesem aiMOOC arbeitest Du mit der MediaWiki-Extension Math. Mathematische Ausdrücke werden deshalb in der Form <math>...</math> geschrieben. Beispiele sind , oder . Die Darstellung mit der Math-Extension hilft Dir, mathematische Schreibweisen sauber zu lesen und selbst korrekt zu formulieren.

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Was ist eine Ungleichung?
Eine Ungleichung ist eine mathematische Aussage oder Aussageform, bei der zwei Terme durch ein Vergleichszeichen verbunden sind. Während eine Gleichung zwei Terme mit dem Gleichheitszeichen verbindet, verwendet eine Ungleichung Zeichen wie , , oder .
Die wichtigsten Vergleichszeichen
- Kleinerzeichen: bedeutet: ist kleiner als .
- Kleinergleichzeichen: bedeutet: ist kleiner als oder gleich .
- Größerzeichen: bedeutet: ist größer als .
- Größergleichzeichen: bedeutet: ist größer als oder gleich .
- Ungleichheitszeichen: bedeutet: ist nicht gleich .
Aussage, Aussageform und Lösungsmenge
Eine Ungleichung kann eine wahre oder falsche Aussage sein. Beispiel: ist wahr, ist falsch. Enthält die Ungleichung eine Variable, spricht man von einer Aussageform. Beispiel: . Je nachdem, welche Zahl Du für einsetzt, ist die Aussage wahr oder falsch. Die Menge aller Zahlen, die eine Ungleichung wahr machen, heißt Lösungsmenge.
Beispiel:
Ziehe auf beiden Seiten ab:
Damit erhältst Du:
Die Lösungsmenge ist also:
Wenn der Grundbereich die ganzen Zahlen sind, dann gehören zum Beispiel , , und zur Lösungsmenge. Wenn der Grundbereich die rationalen Zahlen oder reellen Zahlen sind, gehören auch Zahlen wie , oder dazu.
Ungleichungen an der Zahlengerade darstellen
Die Zahlengerade hilft Dir, Ungleichungen sichtbar zu machen. Besonders wichtig ist dabei, ob der Randwert zur Lösungsmenge gehört oder nicht.

Offener und geschlossener Punkt
Bei einer Darstellung auf der Zahlengerade unterscheidet man:
- Offener Punkt: Der Randwert gehört nicht zur Lösungsmenge. Das gilt bei und . Beispiel: Bei ist selbst keine Lösung.
- Geschlossener Punkt: Der Randwert gehört zur Lösungsmenge. Das gilt bei und . Beispiel: Bei ist selbst eine Lösung.
- Pfeilrichtung: Der Pfeil zeigt, in welche Richtung die Lösungsmenge weitergeht. Bei zeigt der Pfeil nach rechts, bei nach links.
Beispiele zur Darstellung
bedeutet: Alle Zahlen links von sind Lösungen. Der Punkt bei ist offen.
bedeutet: Alle Zahlen links von und die Zahl selbst sind Lösungen. Der Punkt bei ist geschlossen.
bedeutet: Alle Zahlen rechts von sind Lösungen. Der Punkt bei ist offen.
bedeutet: Alle Zahlen rechts von und die Zahl selbst sind Lösungen. Der Punkt bei ist geschlossen.
Ungleichungen lösen
Beim Lösen von Ungleichungen formst Du die Ungleichung so um, dass die Variable allein auf einer Seite steht. Das Ziel ist eine einfache Aussage wie , oder .
Äquivalenzumformungen bei Ungleichungen
Viele Regeln kennst Du bereits vom Lösen von Gleichungen. Du darfst auf beiden Seiten einer Ungleichung dieselbe Zahl addieren oder subtrahieren. Du darfst beide Seiten mit derselben positiven Zahl multiplizieren oder durch dieselbe positive Zahl dividieren. Wichtig ist aber eine besondere Regel: Wenn Du beide Seiten einer Ungleichung mit einer negativen Zahl multiplizierst oder durch eine negative Zahl dividierst, dann dreht sich das Vergleichszeichen um.
Grundregeln mit Beispielen
- Addition: Aus wird durch Addition von die Ungleichung .
- Subtraktion: Aus wird durch Subtraktion von die Ungleichung .
- Multiplikation mit positiver Zahl: Aus wird durch Multiplikation mit die Ungleichung .
- Division durch positive Zahl: Aus wird durch Division durch die Ungleichung .
- Multiplikation mit negativer Zahl: Aus wird durch Multiplikation mit die Ungleichung .
- Division durch negative Zahl: Aus wird durch Division durch die Ungleichung .
Die Umkehrregel
Die wichtigste Sonderregel beim Lösen von Ungleichungen lautet:
Multiplizierst oder dividierst Du beide Seiten einer Ungleichung mit einer negativen Zahl, kehrt sich das Vergleichszeichen um.
Beispiele:
Teile durch . Weil negativ ist, wird aus ein :
Noch ein Beispiel:
Teile durch . Weil negativ ist, wird aus ein :
Warum dreht sich das Zeichen um?
Die Umkehrregel ist logisch, wenn Du einfache Zahlen betrachtest. Die wahre Aussage bleibt wahr, wenn Du auf beiden Seiten addierst: . Multiplizierst Du aber beide Seiten mit , erhältst Du und . Auf der Zahlengerade liegt rechts von . Deshalb ist nicht wahr, sondern . Das Zeichen muss sich also umdrehen.
Schritt-für-Schritt-Methode
Eine lineare Ungleichung kannst Du meist mit einem festen Verfahren lösen. Dieses Verfahren hilft Dir, Fehler zu vermeiden.
Vorgehen beim Lösen
- Klammer auflösen: Falls Klammern vorkommen, löse sie mit dem Distributivgesetz auf.
- Terme zusammenfassen: Fasse gleichartige Terme auf jeder Seite zusammen.
- Variable sammeln: Bringe alle Terme mit der Variable auf eine Seite.
- Zahlen sammeln: Bringe alle Zahlen ohne Variable auf die andere Seite.
- Koeffizient entfernen: Dividiere oder multipliziere so, dass die Variable allein steht.
- Vergleichszeichen prüfen: Achte besonders darauf, ob Du durch eine negative Zahl geteilt oder mit einer negativen Zahl multipliziert hast.
- Lösungsmenge notieren: Schreibe das Ergebnis als Ungleichung, Lösungsmenge oder Darstellung auf der Zahlengerade.
- Probe durchführen: Setze eine Zahl aus der Lösungsmenge und eine Zahl außerhalb der Lösungsmenge ein.
Beispiel 1: Einfache lineare Ungleichung
Löse:
Subtrahiere :
Dividiere durch :
Lösungsmenge:
Darstellung: offener Punkt bei , Pfeil nach links.
Beispiel 2: Variable auf beiden Seiten
Löse:
Subtrahiere :
Addiere :
Dividiere durch :
Lösungsmenge:
Darstellung: geschlossener Punkt bei , Pfeil nach rechts.
Beispiel 3: Division durch eine negative Zahl
Löse:
Subtrahiere :
Dividiere durch . Das Zeichen dreht sich um:
Lösungsmenge:
Darstellung: offener Punkt bei , Pfeil nach rechts.
Beispiel 4: Ungleichung mit Klammern
Löse:
Klammer auflösen:
Subtrahiere :
Addiere :
Lösungsmenge:
Darstellung: geschlossener Punkt bei , Pfeil nach links.
Lösungsmenge und Grundbereich
Die Lösungsmenge hängt davon ab, welche Zahlen Du erlaubst. Dieser erlaubte Zahlenbereich heißt Grundbereich oder Definitionsbereich. In Klasse 7-8 arbeitest Du häufig mit ganzen Zahlen, rationalen Zahlen oder reellen Zahlen.
Beispiel:
Wenn gilt, sind mögliche Lösungen:
Wenn gilt, sind auch Brüche und Dezimalzahlen wie , oder erlaubt.
Wenn gilt, gehören alle reellen Zahlen kleiner als zur Lösungsmenge.
Darstellung als Intervall
In höheren Klassen wird eine Lösungsmenge oft als Intervall geschrieben. Auch in Klasse 7-8 kann diese Schreibweise hilfreich sein.
- entspricht .
- entspricht .
- entspricht .
- entspricht .
- entspricht .
Bei einem runden Klammerzeichen gehört der Randwert nicht dazu. Bei einem eckigen Klammerzeichen gehört der Randwert dazu. Das Symbol steht für Unendlichkeit und ist keine Zahl. Deshalb steht bei immer eine runde Klammer.
Doppelte Ungleichungen
Eine doppelte Ungleichung beschreibt einen Bereich zwischen zwei Grenzen. Beispiel:
Das bedeutet: ist größer als und zugleich kleiner oder gleich . Auf der Zahlengerade liegt die Lösungsmenge zwischen und . Bei wird ein offener Punkt gezeichnet, bei ein geschlossener Punkt.
Du kannst auch doppelte Ungleichungen umformen. Dabei musst Du dieselbe Umformung auf alle drei Teile anwenden.
Beispiel:
Subtrahiere überall :
Lösungsmenge:
Häufige Fehler und wie Du sie vermeidest
- Vorzeichenfehler: Prüfe bei jeder Multiplikation oder Division, ob die Zahl negativ ist.
- Vergleichszeichen vergessen: Schreibe das Zeichen in jedem Umformungsschritt sauber mit.
- Randwert falsch markiert: Bei und ist der Punkt offen, bei und geschlossen.
- Grundbereich übersehen: Die Lösungsmenge sieht anders aus, wenn nur ganze Zahlen erlaubt sind.
- Probe ausgelassen: Eine Probe mit einer passenden und einer unpassenden Zahl entdeckt viele Fehler.
- Klammern falsch aufgelöst: Nutze das Distributivgesetz sorgfältig, besonders bei negativen Faktoren.
Sachaufgaben mit Ungleichungen
Ungleichungen sind nicht nur Rechenaufgaben. Sie helfen Dir, reale Bedingungen mathematisch zu beschreiben. Oft kommen Wörter wie höchstens, mindestens, mehr als, weniger als, unter, über oder nicht mehr als vor.
Sprachliche Hinweise
- Mindestens: Bedeutet . Beispiel: Mindestens Punkte heißt .
- Höchstens: Bedeutet . Beispiel: Höchstens Euro heißt .
- Mehr als: Bedeutet . Beispiel: Mehr als Kilometer heißt .
- Weniger als: Bedeutet . Beispiel: Weniger als Minuten heißt .
- Nicht weniger als: Bedeutet .
- Nicht mehr als: Bedeutet .
Beispiel einer Sachaufgabe
Ein Kino verlangt Euro Eintritt. Du hast höchstens Euro zur Verfügung. Wie viele Eintrittskarten kannst Du kaufen?
Mathematischer Ansatz:
Division durch :
Da Eintrittskarten nur als ganze Stückzahl gekauft werden können, gilt:
Du kannst also höchstens Eintrittskarten kaufen.
Grafische Vertiefung
In höheren Klassen werden Ungleichungen auch in Koordinatensystemen dargestellt. Eine lineare Ungleichung mit zwei Variablen beschreibt dann häufig eine Halbebene. Für Klasse 7-8 ist vor allem die Zahlengerade wichtig, aber der folgende Ausblick zeigt Dir, dass Ungleichungen später noch breiter verwendet werden.

Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was beschreibt eine Ungleichung? (Einen Größenvergleich zwischen zwei Termen) (!Immer den exakten Wert einer Variablen) (!Nur eine Rechnung mit Pluszeichen) (!Eine geometrische Figur)
Welche Bedeutung hat das Zeichen kleiner gleich? (Kleiner als oder gleich) (!Nur kleiner als) (!Nur größer als) (!Ungleich)
Welche Lösungsmenge passt zu x plus 2 kleiner 7? (x kleiner 5) (!x größer 5) (!x kleiner 9) (!x gleich 5)
Wann muss sich das Vergleichszeichen beim Lösen einer Ungleichung umdrehen? (Beim Multiplizieren oder Dividieren mit einer negativen Zahl) (!Beim Addieren einer positiven Zahl) (!Beim Subtrahieren derselben Zahl auf beiden Seiten) (!Beim Abschreiben der Ungleichung)
Wie wird x kleiner 4 auf der Zahlengerade dargestellt? (Mit offenem Punkt bei 4 und Pfeil nach links) (!Mit geschlossenem Punkt bei 4 und Pfeil nach rechts) (!Mit offenem Punkt bei 4 und Pfeil nach rechts) (!Mit geschlossenem Punkt bei 4 und Pfeil nach links)
Wie wird x größer gleich minus 2 auf der Zahlengerade dargestellt? (Mit geschlossenem Punkt bei minus 2 und Pfeil nach rechts) (!Mit offenem Punkt bei minus 2 und Pfeil nach links) (!Mit geschlossenem Punkt bei minus 2 und Pfeil nach links) (!Mit offenem Punkt bei minus 2 und Pfeil nach rechts)
Welche Lösung erhält man aus minus 2x größer 8? (x kleiner minus 4) (!x größer minus 4) (!x größer 4) (!x kleiner 4)
Was bedeutet höchstens 12 in mathematischer Schreibweise? (x kleiner gleich 12) (!x größer gleich 12) (!x größer 12) (!x gleich 12)
Was gehört bei x kleiner gleich 3 zur Lösungsmenge? (Die Zahl 3) (!Nur Zahlen größer als 3) (!Keine negativen Zahlen) (!Nur die Zahl 3 und keine andere)
Warum ist eine Probe sinnvoll? (Sie hilft, Rechenfehler und Vorzeichenfehler zu entdecken) (!Sie ersetzt alle Umformungsschritte) (!Sie macht jede Ungleichung zu einer Gleichung) (!Sie verhindert, dass man eine Lösungsmenge angeben muss)
Memory
| Kleinerzeichen | Randwert gehört nicht dazu |
| Kleinergleichzeichen | Randwert gehört dazu |
| Geschlossener Punkt | Lösung enthält die Grenze |
| Offener Punkt | Lösung enthält die Grenze nicht |
| Pfeil nach rechts | Größere Zahlen |
| Pfeil nach links | Kleinere Zahlen |
| Umkehrregel | Negative Multiplikation oder Division |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| x kleiner 5 | Offener Punkt bei 5 und Pfeil nach links |
| x kleiner gleich 5 | Geschlossener Punkt bei 5 und Pfeil nach links |
| x größer 5 | Offener Punkt bei 5 und Pfeil nach rechts |
| x größer gleich 5 | Geschlossener Punkt bei 5 und Pfeil nach rechts |
| minus 2x kleiner 10 | Beim Teilen durch minus 2 dreht sich das Zeichen um |
| höchstens 8 | kleiner gleich 8 |
...
Kreuzworträtsel
| Zahlengerade | Worauf stellt man Lösungsbereiche mit Punkten und Pfeilen dar? |
| Intervall | Wie nennt man eine zusammenhängende Zahlenmenge zwischen Grenzen? |
| Umkehrregel | Welche Regel gilt beim Multiplizieren oder Dividieren mit negativen Zahlen? |
| Probe | Wie heißt das Einsetzen eines Wertes zur Kontrolle der Lösung? |
| Variable | Wie heißt ein Platzhalter für eine Zahl? |
| Lösungsmenge | Wie heißt die Menge aller Zahlen, die eine Ungleichung wahr machen? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Vergleichszeichen: Sammle zehn Alltagssätze mit den Wörtern mehr als, weniger als, mindestens oder höchstens und übersetze sie in mathematische Ungleichungen.
- Zahlengerade: Zeichne eine Zahlengerade von bis und stelle vier Ungleichungen Deiner Wahl dar.
- Randwert: Erkläre mit eigenen Worten den Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen Punkt.
- Probe: Wähle drei einfache Ungleichungen und prüfe jeweils eine passende und eine unpassende Zahl durch Einsetzen.
Standard
- Ungleichungen lösen: Erstelle ein Lernplakat mit den wichtigsten Umformungsregeln und jeweils einem Beispiel.
- Sachaufgabe: Formuliere drei eigene Sachaufgaben, die mit Ungleichungen gelöst werden können, und gib die Lösungen an.
- Fehleranalyse: Erfinde eine falsch gelöste Ungleichung, markiere den Fehler und korrigiere die Lösung Schritt für Schritt.
- Intervall: Schreibe fünf Ungleichungen als Intervall und erkläre, welche Randwerte dazugehören.
Schwer
- Doppelte Ungleichung: Entwickle eine Aufgabe mit einer doppelten Ungleichung aus einer Alltagssituation und stelle die Lösung auf der Zahlengerade dar.
- Grundbereich: Vergleiche dieselbe Ungleichung für , und und erkläre die Unterschiede.
- Erklärvideo: Produziere ein kurzes Video, in dem Du die Umkehrregel anhand der Zahlengerade erklärst.
- Mathematische Argumentation: Begründe schriftlich, warum sich beim Multiplizieren mit einer negativen Zahl das Vergleichszeichen umdrehen muss.

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Lernkontrolle
- Transferaufgabe: Ein Schwimmbad verlangt eine Grundgebühr und zusätzlich einen Betrag pro Stunde. Entwickle selbst passende Zahlen, formuliere eine Ungleichung für ein begrenztes Budget und interpretiere die Lösung im Sachzusammenhang.
- Darstellungswechsel: Übersetze eine vorgegebene Zahlengeraden-Darstellung in eine Ungleichung, eine Intervallschreibweise und einen erklärenden Satz.
- Fehler begründen: Eine Schülerin löst zu . Erkläre, warum das falsch ist, und korrigiere den Lösungsweg.
- Vergleich von Grundbereichen: Erkläre anhand eines Beispiels, warum die Lösungsmenge einer Ungleichung davon abhängt, ob nur ganze Zahlen oder alle rationalen Zahlen erlaubt sind.
- Sachkontext prüfen: Beurteile, ob die Lösung in einer Aufgabe über die Anzahl von Eintrittskarten sinnvoll direkt übernommen werden kann oder ob sie angepasst werden muss.
- Mathematisches Modellieren: Beschreibe eine reale Situation mit zwei Bedingungen gleichzeitig, formuliere daraus eine doppelte Ungleichung und stelle die Lösungsmenge dar.
Lernnachweis
- Rechenweg dokumentieren: Löse mindestens vier lineare Ungleichungen mit vollständigen Umformungsschritten und markiere alle Stellen, an denen das Vergleichszeichen überprüft werden muss.
- Zahlengerade anwenden: Stelle die vier Lösungsbereiche korrekt auf Zahlengeraden dar und unterscheide offene und geschlossene Randpunkte.
- Sprache übersetzen: Übersetze mindestens sechs Alltagssätze in mathematische Ungleichungen und erkläre Deine Wahl des Vergleichszeichens.
- Reflexion: Schreibe eine kurze Erklärung, welche Fehler beim Lösen von Ungleichungen besonders häufig passieren und wie Du sie vermeidest.
- Eigenes Beispiel: Erfinde eine Sachaufgabe, die zu einer Ungleichung führt, löse sie und interpretiere die Lösung im Kontext.
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Links
Zusammenfassung
Ungleichungen beschreiben Größenvergleiche und werden mit Zeichen wie , , und formuliert. Beim Lösen einer linearen Ungleichung formst Du so lange äquivalent um, bis die Variable allein steht. Die wichtigste Besonderheit ist die Umkehrregel: Beim Multiplizieren oder Dividieren mit einer negativen Zahl dreht sich das Vergleichszeichen um. Die Lösung kannst Du als Ungleichung, als Lösungsmenge, als Intervall oder auf der Zahlengerade darstellen. Offene Punkte zeigen, dass ein Randwert nicht dazugehört; geschlossene Punkte zeigen, dass er dazugehört. In Sachaufgaben helfen Dir Schlüsselwörter wie mindestens, höchstens, mehr als und weniger als, die passende Ungleichung zu finden.
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