Quadratische Ergänzung

Definition

Jede Gleichung in der allgemeinen quadratischen Form \(f(x)=x^2+px+q\) kann durch geschickte Addition von Null in die Scheitelpunktform gebracht werden. Dazu wird das Quadrat der Hälfte des Faktors \(p\) addiert und direkt wieder subtrahiert, um den Term nicht zu verändern. So können die binomischen Formeln rückwärts angewandt und zusammengefasst werden:
\(\begin{array}[t]{rll}
y&=& x^2+px+q \\[5pt]
&=& \color{#44B35A} {x^2+px+\boldsymbol{\left(\dfrac{p}{2}\right)^2}} \color{#5a5a5a} - \boldsymbol{\left(\dfrac{p}{2}\right)^2}+q & \quad \mid \text{1. bin. Formel} \\[5pt]
&=& \color{#44B35A}{\left(x+\dfrac{p}{2}\right)^2}  -\left(\dfrac{p}{2}\right)^2+q
\end{array}\)
Dieses Vorgehen wird quadratische Ergänzung genannt.

Beispiel

\(y=x^2+4x+1\)
Quadratische Ergänzung:
Mit \(p=4\) und \(q=1\) ergibt sich:
\(\begin{array}[t]{rll}
y&=& x^2+4x+\boldsymbol{\left(\dfrac{4}{2}\right)^2}-\boldsymbol{\left(\dfrac{4}{2}\right)^2}+1 \\[5pt]
&=& x^2+4x+\boldsymbol{4}-\boldsymbol{4}+1 \\[5pt]
&=& (x^2+4x+\boldsymbol{4})-\boldsymbol{4}+1 & \quad \mid \text{1. bin. Formel}\\[5pt]
&=& (x+2)^2-4+1 \\[5pt]
&=& (x+2)^2-3
\end{array}\)
Aus der Scheitelpunktform können die Koordinaten des Scheitelpunkts \(S(-2\mid -3)\) direkt abgelesen werden.