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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x -2 = 1 e

Lösung einblenden

e x -2 = 1 e

Zuerst versuchen wir den Term rechts auch als Exponentialterm zu schreiben.

e x -2 = e -1

Wir erkennen, dass links und rechts Exponentialterme mit gleicher Basis e stehen.
Diese Terme sind genau dann gleich, wenn ihre Exponenten gleich sind. Deswegen setzen wir einfach nur diese gleich:

x -2 = -1 | +2
x = 1

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

- 5 x +25 25 x = 0

Lösung einblenden

Zuerst bringt man die beiden Summanden auf zwei verschiedene Seiten der Gleichung:

- 5 x +25 25 x = 0| + 5 x

25 25 x = 5 x | : 25 : 5 x

25 x 5 x = 1 25

( 25 5 ) x = 1 25

5 x = 1 25 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 1 25 )
x · lg( 5 ) = lg( 1 25 ) |: lg( 5 )
x = lg( 1 25 ) lg( 5 )
x = -2

L={ -2 }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(0| - 1 4 ) und B(2| - 25 4 ) 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 4 ) und B(2| - 25 4 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: - 1 4 = c · 1
II: - 25 4 = c · a 2

Aus I ergibt sich ja sofort - 1 4 = c. Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: - 25 4 = - 1 4 a 2

- 1 4 a 2 = - 25 4 |⋅ ( -4 )
a 2 = 25 | 2
a1 = - 25 = -5
a2 = 25 = 5

Wegen a>0 fällt die negative Lösung weg.

Von oben (I) wissen wir bereits: - 1 4 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= - 1 4 5 x

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 6x - e 3x -20 = 0

Lösung einblenden
e 6x - e 3x -20 = 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 -20 = 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 · ( -20 ) 21

u1,2 = +1 ± 1 +80 2

u1,2 = +1 ± 81 2

u1 = 1 + 81 2 = 1 +9 2 = 10 2 = 5

u2 = 1 - 81 2 = 1 -9 2 = -8 2 = -4

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 - ( -20 ) = 1 4 + 20 = 1 4 + 80 4 = 81 4

x1,2 = 1 2 ± 81 4

x1 = 1 2 - 9 2 = - 8 2 = -4

x2 = 1 2 + 9 2 = 10 2 = 5

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 5

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

u2: e 3x = -4

e 3x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 ) }