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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x +1 = e

Lösung einblenden

e x +1 = e

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

e x +1 = 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 = 1 | -1
x = 0

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-8 e 5x +4 = 0

Lösung einblenden
-8 e 5x +4 = 0 | -4
-8 e 5x = -4 |:-8
e 5x = 1 2 |ln(⋅)
5x = ln( 1 2 ) |:5
x = 1 5 ln( 1 2 ) ≈ -0.1386

L={ 1 5 ln( 1 2 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

6 e x = 9 e -x

Lösung einblenden
6 e x = 9 e -x | -9 e -x
6 e x -9 e -x = 0
3 ( 2 e 2x -3 ) e -x = 0

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

1. Fall:

2 e 2x -3 = 0 | +3
2 e 2x = 3 |:2
e 2x = 3 2 |ln(⋅)
2x = ln( 3 2 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 3 2 ) ≈ 0.2027

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 ln( 3 2 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +2 e x -3 = 0

Lösung einblenden
e 2x +2 e x -3 = 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 -3 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

u1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -3 ) 21

u1,2 = -2 ± 4 +12 2

u1,2 = -2 ± 16 2

u1 = -2 + 16 2 = -2 +4 2 = 2 2 = 1

u2 = -2 - 16 2 = -2 -4 2 = -6 2 = -3

Rücksubstitution:

u1: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x1 = 0 ≈ 0

u2: e x = -3

e x = -3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={0}

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

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

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

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

1. Fall:

e 6x -4 e 3x +4 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -4u +4 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

u1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · 4 21

u1,2 = +4 ± 16 -16 2

u1,2 = +4 ± 0 2

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

u = 4 2 = 2

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 2

e 3x = 2 |ln(⋅)
3x = ln( 2 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 2 ) ≈ 0.231

u2: e 3x = 2

e 3x = 2 |ln(⋅)
3x = ln( 2 ) |:3
x2 = 1 3 ln( 2 ) ≈ 0.231

2. Fall:

e -2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 2 ) }

1 3 ln( 2 ) ist 2-fache Lösung!

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -10 e x +24 = 0

Lösung einblenden
e 2x -10 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 -10u +24 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

u1,2 = +10 ± ( -10 ) 2 -4 · 1 · 24 21

u1,2 = +10 ± 100 -96 2

u1,2 = +10 ± 4 2

u1 = 10 + 4 2 = 10 +2 2 = 12 2 = 6

u2 = 10 - 4 2 = 10 -2 2 = 8 2 = 4

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = 4

e x = 4 |ln(⋅)
x2 = ln( 4 ) ≈ 1.3863
x2 = 2 ln( 2 )

L={ 2 ln( 2 ) ; ln( 6 ) }