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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x - 3 2 = e

Lösung einblenden

e x - 3 2 = e

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

e x - 3 2 = e 1 2

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 2 = 1 2 |⋅ 2
2( x - 3 2 ) = 1
2x -3 = 1 | +3
2x = 4 |:2
x = 2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 e 7x = 5

Lösung einblenden
8 e 7x = 5 |:8
e 7x = 5 8 |ln(⋅)
7x = ln( 5 8 ) |:7
x = 1 7 ln( 5 8 ) ≈ -0.0671

L={ 1 7 ln( 5 8 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 e 2x -9 e x = 0

Lösung einblenden
7 e 2x -9 e x = 0
( 7 e x -9 ) · e x = 0

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

1. Fall:

7 e x -9 = 0 | +9
7 e x = 9 |:7
e x = 9 7 |ln(⋅)
x1 = ln( 9 7 ) ≈ 0.2513

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 9 7 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x + e x -6 = 0

Lösung einblenden
e 2x + e x -6 = 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 -6 = 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 · ( -6 ) 21

u1,2 = -1 ± 1 +24 2

u1,2 = -1 ± 25 2

u1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

u2 = -1 - 25 2 = -1 -5 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 = ( 1 2 ) 2 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 2 = 4 2 = 2

Rücksubstitution:

u1: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x1 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

u2: e x = -3

e x = -3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 2 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e x -8 +16 e -x = 0

Lösung einblenden
e x -8 +16 e -x = 0

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

e x +16 e -x -8 = 0 |⋅ e x
e 2x -8 e x +16 = 0

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -8u +16 = 0

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

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

u1,2 = +8 ± ( -8 ) 2 -4 · 1 · 16 21

u1,2 = +8 ± 64 -64 2

u1,2 = +8 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

u = 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 = ( -4 ) 2 - 16 = 16 - 16 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 4 ± 0 = 4

Rücksubstitution:

u1: e x = 4

e x = 4 |ln(⋅)
x1 = ln( 4 ) ≈ 1.3863
x1 = 2 ln( 2 )

u2: e x = 4

e x = 4 |ln(⋅)
x2 = ln( 4 ) ≈ 1.3863
x2 = 2 ln( 2 )

L={ 2 ln( 2 ) }

2 ln( 2 ) ist 2-fache Lösung!

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-4 e -3x +7 = 0

Lösung einblenden
-4 e -3x +7 = 0 | -7
-4 e -3x = -7 |:-4
e -3x = 7 4 |ln(⋅)
-3x = ln( 7 4 ) |:-3
x = - 1 3 ln( 7 4 ) ≈ -0.1865

L={ - 1 3 ln( 7 4 ) }