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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-7 e -3x = -4

Lösung einblenden
-7 e -3x = -4 |:-7
e -3x = 4 7 |ln(⋅)
-3x = ln( 4 7 ) |:-3
x = - 1 3 ln( 4 7 ) ≈ 0.1865

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

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 e x = 2 e -4x

Lösung einblenden
7 e x = 2 e -4x | -2 e -4x
7 e x -2 e -4x = 0
( 7 e 5x -2 ) e -4x = 0

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

1. Fall:

7 e 5x -2 = 0 | +2
7 e 5x = 2 |:7
e 5x = 2 7 |ln(⋅)
5x = ln( 2 7 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 2 7 ) ≈ -0.2506

2. Fall:

e -4x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 5 ln( 2 7 ) }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 113 1,25 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 113

f(1) = 113 1,25

f(2) = 113 1,251,25

f(3) = 113 1,251,251,25

f(4) = 113 1,251,251,251,25

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 1,25 multipliziert. Da 1,25 > 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt größer, und zwar auf das 1,25-fache, also auf 125 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Zunahme beträgt also 125% - 100% = 25 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 3x -8 e 2x +7 e x = 0

Lösung einblenden
e 3x -8 e 2x +7 e x = 0
( e 2x -8 e x +7 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 2x -8 e x +7 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -8u +7 = 0

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

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

u1,2 = +8 ± ( -8 ) 2 -4 · 1 · 7 21

u1,2 = +8 ± 64 -28 2

u1,2 = +8 ± 36 2

u1 = 8 + 36 2 = 8 +6 2 = 14 2 = 7

u2 = 8 - 36 2 = 8 -6 2 = 2 2 = 1

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 = ( -4 ) 2 - 7 = 16 - 7 = 9

x1,2 = 4 ± 9

x1 = 4 - 3 = 1

x2 = 4 + 3 = 7

Rücksubstitution:

u1: e x = 7

e x = 7 |ln(⋅)
x1 = ln( 7 ) ≈ 1.9459

u2: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x2 = 0 ≈ 0

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={0; ln( 7 ) }