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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x +3 = e

Lösung einblenden

e x +3 = e

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

e x +3 = e

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 +3 = 1 | -3
x = -2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( -4 e -5x +2 ) · ( x 4 -6 x 3 ) = 0

Lösung einblenden
( -4 e -5x +2 ) · ( x 4 -6 x 3 ) = 0

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

1. Fall:

-4 e -5x +2 = 0 | -2
-4 e -5x = -2 |:-4
e -5x = 1 2 |ln(⋅)
-5x = ln( 1 2 ) |:-5
x1 = - 1 5 ln( 1 2 ) ≈ 0.1386

2. Fall:

x 4 -6 x 3 = 0
x 3 · ( x -6 ) = 0

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

1. Fall:

x 3 = 0 | 3
x2 = 0

2. Fall:

x -6 = 0 | +6
x3 = 6

L={0; - 1 5 ln( 1 2 ) ; 6 }

0 ist 3-fache Lösung!

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 e 2x -4 e -x = 0

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

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

1. Fall:

e 3x -2 = 0 | +2
e 3x = 2 |ln(⋅)
3x = ln( 2 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 2 ) ≈ 0.231

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 2 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x + e x -12 = 0

Lösung einblenden
e 2x + e x -12 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 + u -12 = 0

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

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

u1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -12 ) 21

u1,2 = -1 ± 1 +48 2

u1,2 = -1 ± 49 2

u1 = -1 + 49 2 = -1 +7 2 = 6 2 = 3

u2 = -1 - 49 2 = -1 -7 2 = -8 2 = -4

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 = ( 1 2 ) 2 - ( -12 ) = 1 4 + 12 = 1 4 + 48 4 = 49 4

x1,2 = - 1 2 ± 49 4

x1 = - 1 2 - 7 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 1 2 + 7 2 = 6 2 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = -4

e x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +5 e x -14 = 0

Lösung einblenden
e 2x +5 e x -14 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +5u -14 = 0

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

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

u1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · ( -14 ) 21

u1,2 = -5 ± 25 +56 2

u1,2 = -5 ± 81 2

u1 = -5 + 81 2 = -5 +9 2 = 4 2 = 2

u2 = -5 - 81 2 = -5 -9 2 = -14 2 = -7

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 ) 2 - ( -14 ) = 25 4 + 14 = 25 4 + 56 4 = 81 4

x1,2 = - 5 2 ± 81 4

x1 = - 5 2 - 9 2 = - 14 2 = -7

x2 = - 5 2 + 9 2 = 4 2 = 2

Rücksubstitution:

u1: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x1 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

u2: e x = -7

e x = -7

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 2 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e -7x -4 = 0

Lösung einblenden
e -7x -4 = 0 | +4
e -7x = 4 |ln(⋅)
-7x = ln( 4 ) |:-7
x = - 1 7 ln( 4 ) ≈ -0.198
x = - 2 7 ln( 2 )

L={ - 2 7 ln( 2 ) }