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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e 4x +6 = 1 e 2

Lösung einblenden

e 4x +6 = 1 e 2

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

e 4x +6 = 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:

4x +6 = -2 | -6
4x = -8 |:4
x = -2

Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-6 e 6x = -4

Lösung einblenden
-6 e 6x = -4 |:-6
e 6x = 2 3 |ln(⋅)
6x = ln( 2 3 ) |:6
x = 1 6 ln( 2 3 ) ≈ -0.0676

L={ 1 6 ln( 2 3 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 e x = 7 e -x

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

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

1. Fall:

4 e 2x -7 = 0 | +7
4 e 2x = 7 |:4
e 2x = 7 4 |ln(⋅)
2x = ln( 7 4 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 7 4 ) ≈ 0.2798

2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 ln( 7 4 ) }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -4 e x +4 = 0

Lösung einblenden
e 2x -4 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 -4u +4 = 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 · 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

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 - 4 = 4 - 4 = 0

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

x = 2 ± 0 = 2

Rücksubstitution:

u1: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x1 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

u2: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x2 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

L={ ln( 2 ) }

ln( 2 ) ist 2-fache Lösung!

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 6x + e 3x -6 = 0

Lösung einblenden
e 6x + e 3x -6 = 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 -6 = 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 · ( -6 ) 21

u1,2 = -1 ± 1 +24 2

u1,2 = -1 ± 25 2

u1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

u2 = -1 - 25 2 = -1 -5 2 = -6 2 = -3

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 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 2 = 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 = -3

e 3x = -3

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 2 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 8 e 5x -4 ) · ( x 3 -16x ) = 0

Lösung einblenden
( 8 e 5x -4 ) ( x 3 -16x ) = 0

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

1. Fall:

8 e 5x -4 = 0 | +4
8 e 5x = 4 |:8
e 5x = 1 2 |ln(⋅)
5x = ln( 1 2 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 1 2 ) ≈ -0.1386

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 5 ln( 1 2 ) ; 0; 4 }