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Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 4 x = 2

Lösung einblenden
2 4 x = 2 |:2
4 x = 1 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = 0
x · lg( 4 ) = 0 |: lg( 4 )
x = 0 lg( 4 )
x = 0

L={0}

Im Idealfall erkennt man bereits:

4 x = 1

4 x = 40

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=0 kommen.

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 4 e x -3 ) · ( x 4 - x 2 ) = 0

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

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

1. Fall:

4 e x -3 = 0 | +3
4 e x = 3 |:4
e x = 3 4 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 4 ) ≈ -0.2877

2. Fall:

x 4 - x 2 = 0
x 2 ( x 2 -1 ) = 0

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

1. Fall:

x 2 = 0 | 2
x2 = 0

2. Fall:

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x3 = - 1 = -1
x4 = 1 = 1

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

0 ist 2-fache Lösung!

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 71 0,7 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 71

f(1) = 71 0,7

f(2) = 71 0,70,7

f(3) = 71 0,70,70,7

f(4) = 71 0,70,70,70,7

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,7 multipliziert. Da 0,7 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,7-fache, also auf 70 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 70% = 30 %

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -2 e x -35 = 0

Lösung einblenden
e 2x -2 e x -35 = 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 -35 = 0

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

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

u1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -35 ) 21

u1,2 = +2 ± 4 +140 2

u1,2 = +2 ± 144 2

u1 = 2 + 144 2 = 2 +12 2 = 14 2 = 7

u2 = 2 - 144 2 = 2 -12 2 = -10 2 = -5

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 - ( -35 ) = 1+ 35 = 36

x1,2 = 1 ± 36

x1 = 1 - 6 = -5

x2 = 1 + 6 = 7

Rücksubstitution:

u1: e x = 7

e x = 7 |ln(⋅)
x1 = ln( 7 ) ≈ 1.9459

u2: e x = -5

e x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 7 ) }