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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 6 e 5x -7 ) · ( x 3 -16x ) = 0

Lösung einblenden
( 6 e 5x -7 ) ( x 3 -16x ) = 0

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

1. Fall:

6 e 5x -7 = 0 | +7
6 e 5x = 7 |:6
e 5x = 7 6 |ln(⋅)
5x = ln( 7 6 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 7 6 ) ≈ 0.0308

2. Fall:

x 3 -16x = 0
x ( x 2 -16 ) = 0

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

1. Fall:

x2 = 0

2. Fall:

x 2 -16 = 0 | +16
x 2 = 16 | 2
x3 = - 16 = -4
x4 = 16 = 4

L={ -4 ; 0; 1 5 ln( 7 6 ) ; 4 }

Nullstellen bei ln-Funktionen

Beispiel:

Bestimme die Nullstellen der Funktion f mit f(x)= ln( x ) + 1 5

Lösung einblenden
ln( x ) + 1 5 = 0 | - 1 5
ln( x ) = - 1 5 |e(⋅)
x = 1 e 5

L={ 1 e 5 }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(1| 9 4 ) und B(3| 81 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(1| 9 4 ) und B(3| 81 4 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 9 4 = c · a
II: 81 4 = c · a 3

Wenn wir I mit a durchdividieren, erhalten wir

I: 9 4 1 a = c.

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

II: 81 4 = 9 4 a · a 3

also

II: 81 4 = 9 4 a 2

9 4 a 2 = 81 4 |⋅ 4 9
a 2 = 9 | 2
a1 = - 9 = -3
a2 = 9 = 3

Wegen a>0 fällt die negative Lösung weg.

Von oben (I) wissen wir bereits: 9 4 1 a = c

mit a=3 eingesetzt erhalten wir so: 3 4 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= 3 4 3 x

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -8 e x +12 = 0

Lösung einblenden
e 2x -8 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 -8u +12 = 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 · 12 21

u1,2 = +8 ± 64 -48 2

u1,2 = +8 ± 16 2

u1 = 8 + 16 2 = 8 +4 2 = 12 2 = 6

u2 = 8 - 16 2 = 8 -4 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 = ( -4 ) 2 - 12 = 16 - 12 = 4

x1,2 = 4 ± 4

x1 = 4 - 2 = 2

x2 = 4 + 2 = 6

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x2 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

L={ ln( 2 ) ; ln( 6 ) }