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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e 4x - 15 2 = e

Lösung einblenden

e 4x - 15 2 = e

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

e 4x - 15 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:

4x - 15 2 = 1 2 |⋅ 2
2( 4x - 15 2 ) = 1
8x -15 = 1 | +15
8x = 16 |:8
x = 2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 4 e -4x -4 ) · ( x 4 -6 x 3 ) = 0

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

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

1. Fall:

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

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; 6 }

0 ist 4-fache Lösung!

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 e 6x -6 e 2x = 0

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

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

1. Fall:

2 e 4x -3 = 0 | +3
2 e 4x = 3 |:2
e 4x = 3 2 |ln(⋅)
4x = ln( 3 2 ) |:4
x1 = 1 4 ln( 3 2 ) ≈ 0.1014

2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 4 ln( 3 2 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -11 e x +30 = 0

Lösung einblenden
e 2x -11 e x +30 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -11u +30 = 0

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

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

u1,2 = +11 ± ( -11 ) 2 -4 · 1 · 30 21

u1,2 = +11 ± 121 -120 2

u1,2 = +11 ± 1 2

u1 = 11 + 1 2 = 11 +1 2 = 12 2 = 6

u2 = 11 - 1 2 = 11 -1 2 = 10 2 = 5

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 = ( - 11 2 ) 2 - 30 = 121 4 - 30 = 121 4 - 120 4 = 1 4

x1,2 = 11 2 ± 1 4

x1 = 11 2 - 1 2 = 10 2 = 5

x2 = 11 2 + 1 2 = 12 2 = 6

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x2 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

L={ ln( 5 ) ; ln( 6 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 5x - e 2x -30 e -x = 0

Lösung einblenden
e 5x - e 2x -30 e -x = 0
( e 6x - e 3x -30 ) · e -x = 0

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

1. Fall:

e 6x - e 3x -30 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 - u -30 = 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 · ( -30 ) 21

u1,2 = +1 ± 1 +120 2

u1,2 = +1 ± 121 2

u1 = 1 + 121 2 = 1 +11 2 = 12 2 = 6

u2 = 1 - 121 2 = 1 -11 2 = -10 2 = -5

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 - ( -30 ) = 1 4 + 30 = 1 4 + 120 4 = 121 4

x1,2 = 1 2 ± 121 4

x1 = 1 2 - 11 2 = - 10 2 = -5

x2 = 1 2 + 11 2 = 12 2 = 6

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 6

e 3x = 6 |ln(⋅)
3x = ln( 6 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 6 ) ≈ 0.5973

u2: e 3x = -5

e 3x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 6 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x - e x -20 = 0

Lösung einblenden
e 2x - e x -20 = 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 -20 = 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 · ( -20 ) 21

u1,2 = +1 ± 1 +80 2

u1,2 = +1 ± 81 2

u1 = 1 + 81 2 = 1 +9 2 = 10 2 = 5

u2 = 1 - 81 2 = 1 -9 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 - ( -20 ) = 1 4 + 20 = 1 4 + 80 4 = 81 4

x1,2 = 1 2 ± 81 4

x1 = 1 2 - 9 2 = - 8 2 = -4

x2 = 1 2 + 9 2 = 10 2 = 5

Rücksubstitution:

u1: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

u2: e x = -4

e x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 5 ) }