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Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 2 3 x = - 1 2

Lösung einblenden
1 2 3 x = - 1 2 |⋅2
3 x = -1

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={}

3 x muss immer >0 sein und kann daher nicht = -1 sein.

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 7 e -5x -6 ) · ( x 2 - x ) = 0

Lösung einblenden
( 7 e -5x -6 ) ( x 2 - x ) = 0

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

1. Fall:

7 e -5x -6 = 0 | +6
7 e -5x = 6 |:7
e -5x = 6 7 |ln(⋅)
-5x = ln( 6 7 ) |:-5
x1 = - 1 5 ln( 6 7 ) ≈ 0.0308

2. Fall:

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

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

1. Fall:

x2 = 0

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x3 = 1

L={0; - 1 5 ln( 6 7 ) ; 1 }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 41 ( 9 10 ) t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 41

f(1) = 41 9 10

f(2) = 41 9 10 9 10

f(3) = 41 9 10 9 10 9 10

f(4) = 41 9 10 9 10 9 10 9 10

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 9 10 multipliziert. Da 9 10 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 9 10 -fache (oder auf das 90 100 -fache), also auf 90 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 90% = 10 %

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +2 e x -24 = 0

Lösung einblenden
e 2x +2 e x -24 = 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 -24 = 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 · ( -24 ) 21

u1,2 = -2 ± 4 +96 2

u1,2 = -2 ± 100 2

u1 = -2 + 100 2 = -2 +10 2 = 8 2 = 4

u2 = -2 - 100 2 = -2 -10 2 = -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 = 1 2 - ( -24 ) = 1+ 24 = 25

x1,2 = -1 ± 25

x1 = -1 - 5 = -6

x2 = -1 + 5 = 4

Rücksubstitution:

u1: e x = 4

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

u2: e x = -6

e x = -6

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 2 ln( 2 ) }