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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e 5x -12 = 1 e 2

Lösung einblenden

e 5x -12 = 1 e 2

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

e 5x -12 = e -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:

5x -12 = -2 | +12
5x = 10 |:5
x = 2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-5 e 7x +3 = 0

Lösung einblenden
-5 e 7x +3 = 0 | -3
-5 e 7x = -3 |:-5
e 7x = 3 5 |ln(⋅)
7x = ln( 3 5 ) |:7
x = 1 7 ln( 3 5 ) ≈ -0.073

L={ 1 7 ln( 3 5 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 e 2x = 5 e -x

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

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

1. Fall:

3 e 3x -5 = 0 | +5
3 e 3x = 5 |:3
e 3x = 5 3 |ln(⋅)
3x = ln( 5 3 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 5 3 ) ≈ 0.1703

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 3 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -4 e x -5 = 0

Lösung einblenden
e 2x -4 e x -5 = 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 -5 = 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 · ( -5 ) 21

u1,2 = +4 ± 16 +20 2

u1,2 = +4 ± 36 2

u1 = 4 + 36 2 = 4 +6 2 = 10 2 = 5

u2 = 4 - 36 2 = 4 -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 = ( -2 ) 2 - ( -5 ) = 4+ 5 = 9

x1,2 = 2 ± 9

x1 = 2 - 3 = -1

x2 = 2 + 3 = 5

Rücksubstitution:

u1: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

u2: e x = -1

e x = -1

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 5 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 6x -6 e 3x +9 = 0

Lösung einblenden
e 6x -6 e 3x +9 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -6u +9 = 0

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

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

u1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 9 21

u1,2 = +6 ± 36 -36 2

u1,2 = +6 ± 0 2

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

u = 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 = ( -3 ) 2 - 9 = 9 - 9 = 0

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

x = 3 ± 0 = 3

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 3

e 3x = 3 |ln(⋅)
3x = ln( 3 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 3 ) ≈ 0.3662

u2: e 3x = 3

e 3x = 3 |ln(⋅)
3x = ln( 3 ) |:3
x2 = 1 3 ln( 3 ) ≈ 0.3662

L={ 1 3 ln( 3 ) }

1 3 ln( 3 ) ist 2-fache Lösung!

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-4 e -4x +5 = 0

Lösung einblenden
-4 e -4x +5 = 0 | -5
-4 e -4x = -5 |:-4
e -4x = 5 4 |ln(⋅)
-4x = ln( 5 4 ) |:-4
x = - 1 4 ln( 5 4 ) ≈ -0.0558

L={ - 1 4 ln( 5 4 ) }