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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 27

Lösung einblenden
3 x = 27 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 27 )
x · lg( 3 ) = lg( 27 ) |: lg( 3 )
x = lg( 27 ) lg( 3 )
x = 3

L={ 3 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 27

3 x = 3 3

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=3 kommen.

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

6 e -x = 8 e -4x

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

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

1. Fall:

3 e 3x -4 = 0 | +4
3 e 3x = 4 |:3
e 3x = 4 3 |ln(⋅)
3x = ln( 4 3 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 4 3 ) ≈ 0.0959

2. Fall:

e -4x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 4 3 ) }

Parameter finden mit f(x0)=y0 (e-Fktn)

Beispiel:

Für welches t liegt der Punkt A(-1| 15 ) auf dem Graph der Funktion f mit ft(x)= -5 t x · e x +1 +10 ?

Lösung einblenden

Wir machen einfach eine Punktprobe mit A(-1| 15 ) in f mit f(x)= -5 t x · e x +1 +10 :

15 = f(-1)

15 = -5 t · ( -1 ) · e -1 +1 +10

15 = -5 t · ( -1 ) · e 0 +10

15 = -5 t · ( -1 ) · 1 +10

15 = 5 t +10

Jetzt müssen wir also nur noch die Gleichung 5t +10 = 15 nach t auflösen.

5t +10 = 15 | -10
5t = 5 |:5
t = 1

Für t= 1 liegt also der Punkt A auf dem Graph von f.

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 -7 e -x +12 e -2x = 0

Lösung einblenden
1 -7 e -x +12 e -2x = 0

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

-7 e -x +12 e -2x +1 = 0 |⋅ e 2x
e 2x -7 e x +12 = 0

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 ) }