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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x = e

Lösung einblenden

e x = e

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

e x = e

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 = 1

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 6 e 7x -7 ) · ( x 5 -4 x 3 ) = 0

Lösung einblenden
( 6 e 7x -7 ) ( x 5 -4 x 3 ) = 0

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

1. Fall:

6 e 7x -7 = 0 | +7
6 e 7x = 7 |:6
e 7x = 7 6 |ln(⋅)
7x = ln( 7 6 ) |:7
x1 = 1 7 ln( 7 6 ) ≈ 0.022

2. Fall:

x 5 -4 x 3 = 0
x 3 ( x 2 -4 ) = 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 2 -4 = 0 | +4
x 2 = 4 | 2
x3 = - 4 = -2
x4 = 4 = 2

L={ -2 ; 0; 1 7 ln( 7 6 ) ; 2 }

0 ist 3-fache Lösung!

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

6 e 2x = 5 e -x

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

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

1. Fall:

6 e 3x -5 = 0 | +5
6 e 3x = 5 |:6
e 3x = 5 6 |ln(⋅)
3x = ln( 5 6 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 5 6 ) ≈ -0.0608

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 6 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -2 e x -24 = 0

Lösung einblenden
e 2x -2 e x -24 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -2u -24 = 0

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

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

u1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -24 ) 21

u1,2 = +2 ± 4 +96 2

u1,2 = +2 ± 100 2

u1 = 2 + 100 2 = 2 +10 2 = 12 2 = 6

u2 = 2 - 100 2 = 2 -10 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 - ( -24 ) = 1+ 24 = 25

x1,2 = 1 ± 25

x1 = 1 - 5 = -4

x2 = 1 + 5 = 6

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = -4

e x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 6 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 7x - e 4x -20 e x = 0

Lösung einblenden
e 7x - e 4x -20 e x = 0
( e 6x - e 3x -20 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 6x - e 3x -20 = 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 -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 3x = 5

e 3x = 5 |ln(⋅)
3x = ln( 5 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 5 ) ≈ 0.5365

u2: e 3x = -4

e 3x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x - e x -42 = 0

Lösung einblenden
e 2x - e x -42 = 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 -42 = 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 · ( -42 ) 21

u1,2 = +1 ± 1 +168 2

u1,2 = +1 ± 169 2

u1 = 1 + 169 2 = 1 +13 2 = 14 2 = 7

u2 = 1 - 169 2 = 1 -13 2 = -12 2 = -6

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 - ( -42 ) = 1 4 + 42 = 1 4 + 168 4 = 169 4

x1,2 = 1 2 ± 169 4

x1 = 1 2 - 13 2 = - 12 2 = -6

x2 = 1 2 + 13 2 = 14 2 = 7

Rücksubstitution:

u1: e x = 7

e x = 7 |ln(⋅)
x1 = ln( 7 ) ≈ 1.9459

u2: e x = -6

e x = -6

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 7 ) }