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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e 3x +8 = e 2

Lösung einblenden

e 3x +8 = 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:

3x +8 = 2 | -8
3x = -6 |:3
x = -2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( -9 e 2x +3 ) · ( x 3 -16x ) = 0

Lösung einblenden
( -9 e 2x +3 ) ( x 3 -16x ) = 0

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

1. Fall:

-9 e 2x +3 = 0 | -3
-9 e 2x = -3 |:-9
e 2x = 1 3 |ln(⋅)
2x = ln( 1 3 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 1 3 ) ≈ -0.5493

2. Fall:

x 3 -16x = 0
x ( x 2 -16 ) = 0

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

1. Fall:

x2 = 0

2. Fall:

x 2 -16 = 0 | +16
x 2 = 16 | 2
x3 = - 16 = -4
x4 = 16 = 4

L={ -4 ; 1 2 ln( 1 3 ) ; 0; 4 }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 e x -4 e -2x = 0

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

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

1. Fall:

7 e 3x -4 = 0 | +4
7 e 3x = 4 |:7
e 3x = 4 7 |ln(⋅)
3x = ln( 4 7 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 4 7 ) ≈ -0.1865

2. Fall:

e -2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 4 7 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

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 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -8 e x +16 = 0

Lösung einblenden
e 2x -8 e x +16 = 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 +16 = 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 · 16 21

u1,2 = +8 ± 64 -64 2

u1,2 = +8 ± 0 2

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

u = 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 = ( -4 ) 2 - 16 = 16 - 16 = 0

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

x = 4 ± 0 = 4

Rücksubstitution:

u1: e x = 4

e x = 4 |ln(⋅)
x1 = ln( 4 ) ≈ 1.3863
x1 = 2 ln( 2 )

u2: e x = 4

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

L={ 2 ln( 2 ) }

2 ln( 2 ) ist 2-fache Lösung!

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 8 e -7x -7 ) · ( x 2 -9 ) = 0

Lösung einblenden
( 8 e -7x -7 ) ( x 2 -9 ) = 0

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

1. Fall:

8 e -7x -7 = 0 | +7
8 e -7x = 7 |:8
e -7x = 7 8 |ln(⋅)
-7x = ln( 7 8 ) |:-7
x1 = - 1 7 ln( 7 8 ) ≈ 0.0191

2. Fall:

x 2 -9 = 0 | +9
x 2 = 9 | 2
x2 = - 9 = -3
x3 = 9 = 3

L={ -3 ; - 1 7 ln( 7 8 ) ; 3 }