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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x + 15 2 = e

Lösung einblenden

e x + 15 2 = e

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

e x + 15 2 = e 1 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 + 15 2 = 1 2 |⋅ 2
2( x + 15 2 ) = 1
2x +15 = 1 | -15
2x = -14 |:2
x = -7

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 e x -7 = 0

Lösung einblenden
3 e x -7 = 0 | +7
3 e x = 7 |:3
e x = 7 3 |ln(⋅)
x = ln( 7 3 ) ≈ 0.8473

L={ ln( 7 3 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 e x -6 e -3x = 0

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

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

1. Fall:

5 e 4x -6 = 0 | +6
5 e 4x = 6 |:5
e 4x = 6 5 |ln(⋅)
4x = ln( 6 5 ) |:4
x1 = 1 4 ln( 6 5 ) ≈ 0.0456

2. Fall:

e -3x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 4 ln( 6 5 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +4 e x -21 = 0

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

u1,2 = -4 ± 16 +84 2

u1,2 = -4 ± 100 2

u1 = -4 + 100 2 = -4 +10 2 = 6 2 = 3

u2 = -4 - 100 2 = -4 -10 2 = -14 2 = -7

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 - ( -21 ) = 4+ 21 = 25

x1,2 = -2 ± 25

x1 = -2 - 5 = -7

x2 = -2 + 5 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = -7

e x = -7

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 ) }

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 -12 e -x +36 e -2x = 0

Lösung einblenden
1 -12 e -x +36 e -2x = 0

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

-12 e -x +36 e -2x +1 = 0 |⋅ e 2x
e 2x -12 e x +36 = 0

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -12u +36 = 0

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

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

u1,2 = +12 ± ( -12 ) 2 -4 · 1 · 36 21

u1,2 = +12 ± 144 -144 2

u1,2 = +12 ± 0 2

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

u = 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 = ( -6 ) 2 - 36 = 36 - 36 = 0

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

x = 6 ± 0 = 6

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x2 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

L={ ln( 6 ) }

ln( 6 ) ist 2-fache Lösung!

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 5x -4 = 0

Lösung einblenden
e 5x -4 = 0 | +4
e 5x = 4 |ln(⋅)
5x = ln( 4 ) |:5
x = 1 5 ln( 4 ) ≈ 0.2773
x = 2 5 ln( 2 )

L={ 2 5 ln( 2 ) }