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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 3 x = 162

Lösung einblenden
2 3 x = 162 |:2
3 x = 81 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 81 )
x · lg( 3 ) = lg( 81 ) |: lg( 3 )
x = lg( 81 ) lg( 3 )
x = 4

L={ 4 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 81

3 x = 3 4

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=4 kommen.

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 e -x = 7 e -2x

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

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

1. Fall:

5 e x -7 = 0 | +7
5 e x = 7 |:5
e x = 7 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 7 5 ) ≈ 0.3365

2. Fall:

e -2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 7 5 ) }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(0| - 3 2 ) und B(3| - 81 2 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= c · a x (a>0) liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(0| - 3 2 ) und B(3| - 81 2 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: - 3 2 = c · 1
II: - 81 2 = c · a 3

Aus I ergibt sich ja sofort - 3 2 = c. Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: - 81 2 = - 3 2 a 3

- 3 2 a 3 = - 81 2 |⋅ ( - 2 3 )
a 3 = 27 | 3
a = 27 3 = 3

Von oben (I) wissen wir bereits: - 3 2 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= - 3 2 3 x

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -2 e x +1 = 0

Lösung einblenden
e 2x -2 e x +1 = 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 +1 = 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 · 1 21

u1,2 = +2 ± 4 -4 2

u1,2 = +2 ± 0 2

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

u = 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 = ( -1 ) 2 - 1 = 1 - 1 = 0

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

x = 1 ± 0 = 1

Rücksubstitution:

u1: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x1 = 0 ≈ 0

u2: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x2 = 0 ≈ 0

L={0}

0 ist 2-fache Lösung!