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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 3

Lösung einblenden
3 x = 3 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 3 )
x · lg( 3 ) = lg( 3 ) |: lg( 3 )
x = lg( 3 ) lg( 3 )
x = 1

L={ 1 }

Man erkennt bereits bei 3 x = 3 die Lösung x = 1.

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

6 e 7x -5 = 0

Lösung einblenden
6 e 7x -5 = 0 | +5
6 e 7x = 5 |:6
e 7x = 5 6 |ln(⋅)
7x = ln( 5 6 ) |:7
x = 1 7 ln( 5 6 ) ≈ -0.026

L={ 1 7 ln( 5 6 ) }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 24 0,5 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 24

f(1) = 24 0,5

f(2) = 24 0,50,5

f(3) = 24 0,50,50,5

f(4) = 24 0,50,50,50,5

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,5 multipliziert. Da 0,5 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,5-fache, also auf 50 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 50% = 50 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 4x -5 e 3x +6 e 2x = 0

Lösung einblenden
e 4x -5 e 3x +6 e 2x = 0
( e 2x -5 e x +6 ) · e 2x = 0

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

1. Fall:

e 2x -5 e x +6 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -5u +6 = 0

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

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

u1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 6 21

u1,2 = +5 ± 25 -24 2

u1,2 = +5 ± 1 2

u1 = 5 + 1 2 = 5 +1 2 = 6 2 = 3

u2 = 5 - 1 2 = 5 -1 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 = ( - 5 2 ) 2 - 6 = 25 4 - 6 = 25 4 - 24 4 = 1 4

x1,2 = 5 2 ± 1 4

x1 = 5 2 - 1 2 = 4 2 = 2

x2 = 5 2 + 1 2 = 6 2 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x2 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 2 ) ; ln( 3 ) }