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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 6 e -x -4 ) · ( x 2 -16 ) = 0

Lösung einblenden
( 6 e -x -4 ) ( x 2 -16 ) = 0

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

1. Fall:

6 e -x -4 = 0 | +4
6 e -x = 4 |:6
e -x = 2 3 |ln(⋅)
-x = ln( 2 3 ) |:-1
x1 = - ln( 2 3 ) ≈ 0.4055

2. Fall:

x 2 -16 = 0 | +16
x 2 = 16 | 2
x2 = - 16 = -4
x3 = 16 = 4

L={ -4 ; - ln( 2 3 ) ; 4 }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( -3 e -7x +4 ) · ( x 4 +10 x 3 ) = 0

Lösung einblenden
( -3 e -7x +4 ) ( x 4 +10 x 3 ) = 0

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

1. Fall:

-3 e -7x +4 = 0 | -4
-3 e -7x = -4 |:-3
e -7x = 4 3 |ln(⋅)
-7x = ln( 4 3 ) |:-7
x1 = - 1 7 ln( 4 3 ) ≈ -0.0411

2. Fall:

x 4 +10 x 3 = 0
x 3 ( x +10 ) = 0

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

1. Fall:

x 3 = 0 | 3
x2 = 0

2. Fall:

x +10 = 0 | -10
x3 = -10

L={ -10 ; - 1 7 ln( 4 3 ) ; 0}

0 ist 3-fache Lösung!

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(1|-15 ) und B(-2| - 3 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|-15 ) und B(-2| - 3 25 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: -15 = c · a
II: - 3 25 = c · a -2

Wenn wir I mit a durchdividieren, erhalten wir

I: -15 1 a = c.

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

II: - 3 25 = - 15 a · 1 a 2

also

II: - 3 25 = - 15 a 3

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner a 3 weg!

- 15 a 3 = - 3 25 |⋅( a 3 )
- 15 a 3 · a 3 = - 3 25 · a 3
-15 = - 3 25 a 3
-15 = - 3 25 a 3 | +15 + 3 25 a 3
3 25 a 3 = 15 |⋅ 25 3
a 3 = 125 | 3
a = 125 3 = 5

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

Von oben (I) wissen wir bereits: -15 1 a = c

mit a=5 eingesetzt erhalten wir so: -3 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= -3 5 x

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -7 e x +12 = 0

Lösung einblenden
e 2x -7 e x +12 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -7u +12 = 0

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

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

u1,2 = +7 ± ( -7 ) 2 -4 · 1 · 12 21

u1,2 = +7 ± 49 -48 2

u1,2 = +7 ± 1 2

u1 = 7 + 1 2 = 7 +1 2 = 8 2 = 4

u2 = 7 - 1 2 = 7 -1 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 = ( - 7 2 ) 2 - 12 = 49 4 - 12 = 49 4 - 48 4 = 1 4

x1,2 = 7 2 ± 1 4

x1 = 7 2 - 1 2 = 6 2 = 3

x2 = 7 2 + 1 2 = 8 2 = 4

Rücksubstitution:

u1: e x = 4

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

u2: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x2 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

L={ ln( 3 ) ; 2 ln( 2 ) }