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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 e -4x = 5

Lösung einblenden
7 e -4x = 5 |:7
e -4x = 5 7 |ln(⋅)
-4x = ln( 5 7 ) |:-4
x = - 1 4 ln( 5 7 ) ≈ 0.0841

L={ - 1 4 ln( 5 7 ) }

Nullstellen bei ln-Funktionen

Beispiel:

Bestimme die Nullstellen der Funktion f mit f(x)= 2 ln( x ) +20

Lösung einblenden
2 ln( x ) +20 = 0 | -20
2 ln( x ) = -20 |:2
ln( x ) = -10 |e(⋅)
x = 1 e 10

L={ 1 e 10 }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 181 1,5 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 181

f(1) = 181 1,5

f(2) = 181 1,51,5

f(3) = 181 1,51,51,5

f(4) = 181 1,51,51,51,5

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 1,5 multipliziert. Da 1,5 > 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt größer, und zwar auf das 1,5-fache, also auf 150 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Zunahme beträgt also 150% - 100% = 50 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 4x -5 e x -14 e -2x = 0

Lösung einblenden
e 4x -5 e x -14 e -2x = 0
( e 6x -5 e 3x -14 ) · e -2x = 0

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

1. Fall:

e 6x -5 e 3x -14 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -5u -14 = 0

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

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

u1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · ( -14 ) 21

u1,2 = +5 ± 25 +56 2

u1,2 = +5 ± 81 2

u1 = 5 + 81 2 = 5 +9 2 = 14 2 = 7

u2 = 5 - 81 2 = 5 -9 2 = -4 2 = -2

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 = ( - 5 2 ) 2 - ( -14 ) = 25 4 + 14 = 25 4 + 56 4 = 81 4

x1,2 = 5 2 ± 81 4

x1 = 5 2 - 9 2 = - 4 2 = -2

x2 = 5 2 + 9 2 = 14 2 = 7

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 7

e 3x = 7 |ln(⋅)
3x = ln( 7 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 7 ) ≈ 0.6486

u2: e 3x = -2

e 3x = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 7 ) }