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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 1

Lösung einblenden
3 x = 1 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = 0
x · lg( 3 ) = 0 |: lg( 3 )
x = 0 lg( 3 )
x = 0

L={0}

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 1

3 x = 30

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=0 kommen.

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +2 e x -15 = 0

Lösung einblenden
e 2x +2 e x -15 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +2u -15 = 0

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

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

u1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -15 ) 21

u1,2 = -2 ± 4 +60 2

u1,2 = -2 ± 64 2

u1 = -2 + 64 2 = -2 +8 2 = 6 2 = 3

u2 = -2 - 64 2 = -2 -8 2 = -10 2 = -5

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 = 1 2 - ( -15 ) = 1+ 15 = 16

x1,2 = -1 ± 16

x1 = -1 - 4 = -5

x2 = -1 + 4 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = -5

e x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 ) }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(0|1 ) und B(-2| 1 16 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= c · a x (a>0) liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(0|1 ) und B(-2| 1 16 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 1 = c · 1
II: 1 16 = c · a -2

Aus I ergibt sich ja sofort 1 = c. Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: 1 16 = a -2

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner a 2 weg!

1 a 2 = 1 16 |⋅( a 2 )
1 a 2 · a 2 = 1 16 · a 2
1 = 1 16 a 2
1 = 1 16 a 2 | -1 - 1 16 a 2
- 1 16 a 2 = -1 |⋅ ( -16 )
a 2 = 16 | 2
a1 = - 16 = -4
a2 = 16 = 4

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

Wegen a>0 fällt die negative Lösung weg.

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

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

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -6 e x +9 = 0

Lösung einblenden
e 2x -6 e x +9 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -6u +9 = 0

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

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

u1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 9 21

u1,2 = +6 ± 36 -36 2

u1,2 = +6 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

u = 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 = ( -3 ) 2 - 9 = 9 - 9 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 3 ± 0 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x2 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

L={ ln( 3 ) }

ln( 3 ) ist 2-fache Lösung!