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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-3 e 7x = -6

Lösung einblenden
-3 e 7x = -6 |:-3
e 7x = 2 |ln(⋅)
7x = ln( 2 ) |:7
x = 1 7 ln( 2 ) ≈ 0.099

L={ 1 7 ln( 2 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 e 6x = 6 e 2x

Lösung einblenden
8 e 6x = 6 e 2x | -6 e 2x
8 e 6x -6 e 2x = 0
2 ( 4 e 4x -3 ) · e 2x = 0

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

1. Fall:

4 e 4x -3 = 0 | +3
4 e 4x = 3 |:4
e 4x = 3 4 |ln(⋅)
4x = ln( 3 4 ) |:4
x1 = 1 4 ln( 3 4 ) ≈ -0.0719

2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 4 ln( 3 4 ) }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(0| - 1 2 ) und B(2|-8 ) 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| - 1 2 ) und B(2|-8 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: - 1 2 = c · 1
II: -8 = c · a 2

Aus I ergibt sich ja sofort - 1 2 = c. Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: -8 = - 1 2 a 2

- 1 2 a 2 = -8 |⋅ ( -2 )
a 2 = 16 | 2
a1 = - 16 = -4
a2 = 16 = 4

Wegen a>0 fällt die negative Lösung weg.

Von oben (I) wissen wir bereits: - 1 2 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= - 1 2 4 x

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 4x +2 e x -35 e -2x = 0

Lösung einblenden
e 4x +2 e x -35 e -2x = 0
( e 6x +2 e 3x -35 ) · e -2x = 0

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

1. Fall:

e 6x +2 e 3x -35 = 0

Diese Gleichung kann durch Substitution auf eine quadratische Gleichung zurückgeführt werden!

Setze u = e 3x

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 = 10 2 = 5

u2 = -2 - 144 2 = -2 -12 2 = -14 2 = -7

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 = -7

x2 = -1 + 6 = 5

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 5

e 3x = 5 |ln(⋅)
3x = ln( 5 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 5 ) ≈ 0.5365

u2: e 3x = -7

e 3x = -7

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 ) }