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Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 5 x = 10

Lösung einblenden
2 5 x = 10 |:2
5 x = 5 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 5 )
x · lg( 5 ) = lg( 5 ) |: lg( 5 )
x = lg( 5 ) lg( 5 )
x = 1

L={ 1 }

Man erkennt bereits bei 5 x = 5 die Lösung x = 1.

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 e -6x -7 = 0

Lösung einblenden
4 e -6x -7 = 0 | +7
4 e -6x = 7 |:4
e -6x = 7 4 |ln(⋅)
-6x = ln( 7 4 ) |:-6
x = - 1 6 ln( 7 4 ) ≈ -0.0933

L={ - 1 6 ln( 7 4 ) }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(1|5 ) und B(2|25 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= c · a x (a>0) liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(1|5 ) und B(2|25 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 5 = c · a
II: 25 = c · a 2

Wenn wir I mit a durchdividieren, erhalten wir

I: 5 1 a = c.

Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: 25 = 5 a · a 2

also

II: 25 = 5a

5a = 25 |:5
a = 5

Von oben (I) wissen wir bereits: 5 1 a = c

mit a=5 eingesetzt erhalten wir so: 1 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= 5 x

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 5x + e 2x -6 e -x = 0

Lösung einblenden
e 5x + e 2x -6 e -x = 0
( e 6x + e 3x -6 ) e -x = 0

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

1. Fall:

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!


2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 2 ) }