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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x - 21 2 = e

Lösung einblenden

e x - 21 2 = e

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

e x - 21 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 - 21 2 = 1 2 |⋅ 2
2( x - 21 2 ) = 1
2x -21 = 1 | +21
2x = 22 |:2
x = 11

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-7 e 6x +3 = 0

Lösung einblenden
-7 e 6x +3 = 0 | -3
-7 e 6x = -3 |:-7
e 6x = 3 7 |ln(⋅)
6x = ln( 3 7 ) |:6
x = 1 6 ln( 3 7 ) ≈ -0.1412

L={ 1 6 ln( 3 7 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-3 e 6x = -5 e x

Lösung einblenden
-3 e 6x = -5 e x | +5 e x
-3 e 6x +5 e x = 0
( -3 e 5x +5 ) e x = 0

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

1. Fall:

-3 e 5x +5 = 0 | -5
-3 e 5x = -5 |:-3
e 5x = 5 3 |ln(⋅)
5x = ln( 5 3 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 5 3 ) ≈ 0.1022

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 5 ln( 5 3 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -4 e x -21 = 0

Lösung einblenden
e 2x -4 e x -21 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -4u -21 = 0

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

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

u1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · ( -21 ) 21

u1,2 = +4 ± 16 +84 2

u1,2 = +4 ± 100 2

u1 = 4 + 100 2 = 4 +10 2 = 14 2 = 7

u2 = 4 - 100 2 = 4 -10 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 = ( -2 ) 2 - ( -21 ) = 4+ 21 = 25

x1,2 = 2 ± 25

x1 = 2 - 5 = -3

x2 = 2 + 5 = 7

Rücksubstitution:

u1: e x = 7

e x = 7 |ln(⋅)
x1 = ln( 7 ) ≈ 1.9459

u2: e x = -3

e x = -3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 7 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 4x -8 e 3x +15 e 2x = 0

Lösung einblenden
e 4x -8 e 3x +15 e 2x = 0
( e 2x -8 e x +15 ) e 2x = 0

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

1. Fall:

e 2x -8 e x +15 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -8u +15 = 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 · 15 21

u1,2 = +8 ± 64 -60 2

u1,2 = +8 ± 4 2

u1 = 8 + 4 2 = 8 +2 2 = 10 2 = 5

u2 = 8 - 4 2 = 8 -2 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 = ( -4 ) 2 - 15 = 16 - 15 = 1

x1,2 = 4 ± 1

x1 = 4 - 1 = 3

x2 = 4 + 1 = 5

Rücksubstitution:

u1: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

u2: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x2 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 ) ; ln( 5 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 e 6x -3 = 0

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

L={0}