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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 x = 5

Lösung einblenden
5 x = 5 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 5 )
x · lg( 5 ) = lg( 5 ) |: lg( 5 )
x = lg( 5 ) lg( 5 )
x = 1

L={ 1 }

Man erkennt bereits bei 5 x = 5 die Lösung x = 1.

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 6 e -x -3 ) · ( x 4 -9 x 3 ) = 0

Lösung einblenden
( 6 e -x -3 ) ( x 4 -9 x 3 ) = 0

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

1. Fall:

6 e -x -3 = 0 | +3
6 e -x = 3 |:6
e -x = 1 2 |ln(⋅)
-x = ln( 1 2 ) |:-1
x1 = - ln( 1 2 ) ≈ 0.6931

2. Fall:

x 4 -9 x 3 = 0
x 3 ( x -9 ) = 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 -9 = 0 | +9
x3 = 9

L={0; - ln( 1 2 ) ; 9 }

0 ist 3-fache Lösung!

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(1|3 ) und B(-2| 1 9 ) 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|3 ) und B(-2| 1 9 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 3 = c · a
II: 1 9 = c · a -2

Wenn wir I mit a durchdividieren, erhalten wir

I: 3 1 a = c.

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

II: 1 9 = 3 a · 1 a 2

also

II: 1 9 = 3 a 3

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner a 3 weg!

3 a 3 = 1 9 |⋅( a 3 )
3 a 3 · a 3 = 1 9 · a 3
3 = 1 9 a 3
3 = 1 9 a 3 | -3 - 1 9 a 3
- 1 9 a 3 = -3 |⋅ ( -9 )
a 3 = 27 | 3
a = 27 3 = 3

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

Von oben (I) wissen wir bereits: 3 1 a = c

mit a=3 eingesetzt erhalten wir so: 1 = c

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

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 3x -4 e x -5 e -x = 0

Lösung einblenden
e 3x -4 e x -5 e -x = 0
( e 4x -4 e 2x -5 ) e -x = 0

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

1. Fall:

e 4x -4 e 2x -5 = 0

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

Setze u = e 2x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -4u -5 = 0

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

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

u1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · ( -5 ) 21

u1,2 = +4 ± 16 +20 2

u1,2 = +4 ± 36 2

u1 = 4 + 36 2 = 4 +6 2 = 10 2 = 5

u2 = 4 - 36 2 = 4 -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 = ( -2 ) 2 - ( -5 ) = 4+ 5 = 9

x1,2 = 2 ± 9

x1 = 2 - 3 = -1

x2 = 2 + 3 = 5

Rücksubstitution:

u1: e 2x = 5

e 2x = 5 |ln(⋅)
2x = ln( 5 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 5 ) ≈ 0.8047

u2: e 2x = -1

e 2x = -1

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 ln( 5 ) }