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Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = -81

Lösung einblenden
3 x = -81

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={}

3 x muss immer >0 sein und kann daher nicht = -81 sein.

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 5 2x +1 -75 = 7 5 2x

Lösung einblenden

2 5 2x +1 -75 = 7 5 2x | -7 5 2x +75

2 5 2x +1 -7 5 2x = 75

Wir müssen 2 5 2x +1 in 2 5 2x · 5 aufspalten um die beiden 5er-Potenzen miteinader verrechnen zu können:

2 5 2x · 5 -7 5 2x = 75

10 5 2x -7 5 2x = 75

3 5 2x = 75 |:3
5 2x = 25 |lg(⋅)
lg( 5 2x ) = lg( 25 )
2x · lg( 5 ) = lg( 25 ) |: lg( 5 )
2x = lg( 25 ) lg( 5 )
2x = 2 |:2
x = 1

L={ 1 }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 169 1,3 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 169

f(1) = 169 1,3

f(2) = 169 1,31,3

f(3) = 169 1,31,31,3

f(4) = 169 1,31,31,31,3

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 1,3 multipliziert. Da 1,3 > 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt größer, und zwar auf das 1,3-fache, also auf 130 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Zunahme beträgt also 130% - 100% = 30 %

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 ) }