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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x -11 = 1

Lösung einblenden

e x -11 = 1

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

e x -11 = 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 -11 = 0 | +11
x = 11

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 e -5x -3 = 0

Lösung einblenden
8 e -5x -3 = 0 | +3
8 e -5x = 3 |:8
e -5x = 3 8 |ln(⋅)
-5x = ln( 3 8 ) |:-5
x = - 1 5 ln( 3 8 ) ≈ 0.1962

L={ - 1 5 ln( 3 8 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 e x = 3 e -4x

Lösung einblenden
2 e x = 3 e -4x | -3 e -4x
2 e x -3 e -4x = 0
( 2 e 5x -3 ) e -4x = 0

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

1. Fall:

2 e 5x -3 = 0 | +3
2 e 5x = 3 |:2
e 5x = 3 2 |ln(⋅)
5x = ln( 3 2 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 3 2 ) ≈ 0.0811

2. Fall:

e -4x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 5 ln( 3 2 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -8 e x +7 = 0

Lösung einblenden
e 2x -8 e x +7 = 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 +7 = 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 · 7 21

u1,2 = +8 ± 64 -28 2

u1,2 = +8 ± 36 2

u1 = 8 + 36 2 = 8 +6 2 = 14 2 = 7

u2 = 8 - 36 2 = 8 -6 2 = 2 2 = 1

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 - 7 = 16 - 7 = 9

x1,2 = 4 ± 9

x1 = 4 - 3 = 1

x2 = 4 + 3 = 7

Rücksubstitution:

u1: e x = 7

e x = 7 |ln(⋅)
x1 = ln( 7 ) ≈ 1.9459

u2: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x2 = 0 ≈ 0

L={0; ln( 7 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 +4 e -x -21 e -2x = 0

Lösung einblenden
1 +4 e -x -21 e -2x = 0

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

4 e -x -21 e -2x +1 = 0 |⋅ e 2x
e 2x +4 e x -21 = 0

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 = 6 2 = 3

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

x1,2 = -2 ± 25

x1 = -2 - 5 = -7

x2 = -2 + 5 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = -7

e x = -7

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( -3 e -6x +7 ) · ( x 2 -4 ) = 0

Lösung einblenden
( -3 e -6x +7 ) ( x 2 -4 ) = 0

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

1. Fall:

-3 e -6x +7 = 0 | -7
-3 e -6x = -7 |:-3
e -6x = 7 3 |ln(⋅)
-6x = ln( 7 3 ) |:-6
x1 = - 1 6 ln( 7 3 ) ≈ -0.1412

2. Fall:

x 2 -4 = 0 | +4
x 2 = 4 | 2
x2 = - 4 = -2
x3 = 4 = 2

L={ -2 ; - 1 6 ln( 7 3 ) ; 2 }