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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x -2 = 1

Lösung einblenden

e x -2 = 1

Zuerst versuchen wir den Term rechts auch als Exponentialterm zu schreiben.

e x -2 = e 0

Wir erkennen, dass links und rechts Exponentialterme mit gleicher Basis e stehen.
Diese Terme sind genau dann gleich, wenn ihre Exponenten gleich sind. Deswegen setzen wir einfach nur diese gleich:

x -2 = 0 | +2
x = 2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 e -6x = 0

Lösung einblenden
4 e -6x = 0 |:4
e -6x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={}

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 e 3x = 2 e -x

Lösung einblenden
7 e 3x = 2 e -x | -2 e -x
7 e 3x -2 e -x = 0
( 7 e 4x -2 ) e -x = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

7 e 4x -2 = 0 | +2
7 e 4x = 2 |:7
e 4x = 2 7 |ln(⋅)
4x = ln( 2 7 ) |:4
x1 = 1 4 ln( 2 7 ) ≈ -0.3132

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 4 ln( 2 7 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -7 e x +10 = 0

Lösung einblenden
e 2x -7 e x +10 = 0

Diese Gleichung kann durch Substitution auf eine quadratische Gleichung zurückgeführt werden!

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -7u +10 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

u1,2 = +7 ± ( -7 ) 2 -4 · 1 · 10 21

u1,2 = +7 ± 49 -40 2

u1,2 = +7 ± 9 2

u1 = 7 + 9 2 = 7 +3 2 = 10 2 = 5

u2 = 7 - 9 2 = 7 -3 2 = 4 2 = 2

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( - 7 2 ) 2 - 10 = 49 4 - 10 = 49 4 - 40 4 = 9 4

x1,2 = 7 2 ± 9 4

x1 = 7 2 - 3 2 = 4 2 = 2

x2 = 7 2 + 3 2 = 10 2 = 5

Rücksubstitution:

u1: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

u2: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x2 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

L={ ln( 2 ) ; ln( 5 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 8x -10 e 5x +21 e 2x = 0

Lösung einblenden
e 8x -10 e 5x +21 e 2x = 0
( e 6x -10 e 3x +21 ) e 2x = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

e 6x -10 e 3x +21 = 0

Diese Gleichung kann durch Substitution auf eine quadratische Gleichung zurückgeführt werden!

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -10u +21 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

u1,2 = +10 ± ( -10 ) 2 -4 · 1 · 21 21

u1,2 = +10 ± 100 -84 2

u1,2 = +10 ± 16 2

u1 = 10 + 16 2 = 10 +4 2 = 14 2 = 7

u2 = 10 - 16 2 = 10 -4 2 = 6 2 = 3

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( -5 ) 2 - 21 = 25 - 21 = 4

x1,2 = 5 ± 4

x1 = 5 - 2 = 3

x2 = 5 + 2 = 7

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 7

e 3x = 7 |ln(⋅)
3x = ln( 7 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 7 ) ≈ 0.6486

u2: e 3x = 3

e 3x = 3 |ln(⋅)
3x = ln( 3 ) |:3
x2 = 1 3 ln( 3 ) ≈ 0.3662

2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 3 ) ; 1 3 ln( 7 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-6 e 4x +2 = 0

Lösung einblenden
-6 e 4x +2 = 0 | -2
-6 e 4x = -2 |:-6
e 4x = 1 3 |ln(⋅)
4x = ln( 1 3 ) |:4
x = 1 4 ln( 1 3 ) ≈ -0.2747

L={ 1 4 ln( 1 3 ) }