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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x +1 = e 2

Lösung einblenden

e x +1 = 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:

x +1 = 2 | -1
x = 1

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -6 = 0

Lösung einblenden
e 2x -6 = 0 | +6
e 2x = 6 |ln(⋅)
2x = ln( 6 ) |:2
x = 1 2 ln( 6 ) ≈ 0.8959

L={ 1 2 ln( 6 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 e 3x = 6 e -x

Lösung einblenden
8 e 3x = 6 e -x | -6 e -x
8 e 3x -6 e -x = 0
2 ( 4 e 4x -3 ) · e -x = 0

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

1. Fall:

4 e 4x -3 = 0 | +3
4 e 4x = 3 |:4
e 4x = 3 4 |ln(⋅)
4x = ln( 3 4 ) |:4
x1 = 1 4 ln( 3 4 ) ≈ -0.0719

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 4 ln( 3 4 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -3 e x -10 = 0

Lösung einblenden
e 2x -3 e x -10 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -3u -10 = 0

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

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

u1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -10 ) 21

u1,2 = +3 ± 9 +40 2

u1,2 = +3 ± 49 2

u1 = 3 + 49 2 = 3 +7 2 = 10 2 = 5

u2 = 3 - 49 2 = 3 -7 2 = -4 2 = -2

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 ) 2 - ( -10 ) = 9 4 + 10 = 9 4 + 40 4 = 49 4

x1,2 = 3 2 ± 49 4

x1 = 3 2 - 7 2 = - 4 2 = -2

x2 = 3 2 + 7 2 = 10 2 = 5

Rücksubstitution:

u1: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

u2: e x = -2

e x = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 5 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -5 e x +4 = 0

Lösung einblenden
e 2x -5 e x +4 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -5u +4 = 0

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

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

u1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 4 21

u1,2 = +5 ± 25 -16 2

u1,2 = +5 ± 9 2

u1 = 5 + 9 2 = 5 +3 2 = 8 2 = 4

u2 = 5 - 9 2 = 5 -3 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 = ( - 5 2 ) 2 - 4 = 25 4 - 4 = 25 4 - 16 4 = 9 4

x1,2 = 5 2 ± 9 4

x1 = 5 2 - 3 2 = 2 2 = 1

x2 = 5 2 + 3 2 = 8 2 = 4

Rücksubstitution:

u1: e x = 4

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

u2: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x2 = 0 ≈ 0

L={0; 2 ln( 2 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 3 e 7x -5 ) · ( x 2 -9 ) = 0

Lösung einblenden
( 3 e 7x -5 ) · ( x 2 -9 ) = 0

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

1. Fall:

3 e 7x -5 = 0 | +5
3 e 7x = 5 |:3
e 7x = 5 3 |ln(⋅)
7x = ln( 5 3 ) |:7
x1 = 1 7 ln( 5 3 ) ≈ 0.073

2. Fall:

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

L={ -3 ; 1 7 ln( 5 3 ) ; 3 }