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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 e -7x = 6

Lösung einblenden
8 e -7x = 6 |:8
e -7x = 3 4 |ln(⋅)
-7x = ln( 3 4 ) |:-7
x = - 1 7 ln( 3 4 ) ≈ 0.0411

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

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-3 e -x = -6 e -6x

Lösung einblenden
-3 e -x = -6 e -6x | +6 e -6x
-3 e -x +6 e -6x = 0
3 ( - e 5x +2 ) e -6x = 0

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

1. Fall:

- e 5x +2 = 0 | -2
- e 5x = -2 |:-1
e 5x = 2 |ln(⋅)
5x = ln( 2 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 2 ) ≈ 0.1386

2. Fall:

e -6x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 5 ln( 2 ) }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 139 0,75 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 139

f(1) = 139 0,75

f(2) = 139 0,750,75

f(3) = 139 0,750,750,75

f(4) = 139 0,750,750,750,75

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,75 multipliziert. Da 0,75 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,75-fache, also auf 75 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 75% = 25 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 5x -3 e 2x -10 e -x = 0

Lösung einblenden
e 5x -3 e 2x -10 e -x = 0
( e 6x -3 e 3x -10 ) e -x = 0

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

1. Fall:

e 6x -3 e 3x -10 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -3u -10 = 0

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

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

u1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -10 ) 21

u1,2 = +3 ± 9 +40 2

u1,2 = +3 ± 49 2

u1 = 3 + 49 2 = 3 +7 2 = 10 2 = 5

u2 = 3 - 49 2 = 3 -7 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 = ( - 3 2 ) 2 - ( -10 ) = 9 4 + 10 = 9 4 + 40 4 = 49 4

x1,2 = 3 2 ± 49 4

x1 = 3 2 - 7 2 = - 4 2 = -2

x2 = 3 2 + 7 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 = -2

e 3x = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 ) }