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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x +12 = e

Lösung einblenden

e x +12 = e

Zuerst versuchen wir den Term rechts auch als Exponentialterm zu schreiben.

e x +12 = e

Wir erkennen, dass links und rechts Exponentialterme mit gleicher Basis e stehen.
Diese Terme sind genau dann gleich, wenn ihre Exponenten gleich sind. Deswegen setzen wir einfach nur diese gleich:

x +12 = 1 | -12
x = -11

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( -9 e 3x +4 ) · ( x 5 -16 x 3 ) = 0

Lösung einblenden
( -9 e 3x +4 ) · ( x 5 -16 x 3 ) = 0

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

1. Fall:

-9 e 3x +4 = 0 | -4
-9 e 3x = -4 |:-9
e 3x = 4 9 |ln(⋅)
3x = ln( 4 9 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 4 9 ) ≈ -0.2703

2. Fall:

x 5 -16 x 3 = 0
x 3 · ( x 2 -16 ) = 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 2 -16 = 0 | +16
x 2 = 16 | 2
x3 = - 16 = -4
x4 = 16 = 4

L={ -4 ; 1 3 ln( 4 9 ) ; 0; 4 }

0 ist 3-fache Lösung!

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 55 0,55 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 55

f(1) = 55 0,55

f(2) = 55 0,550,55

f(3) = 55 0,550,550,55

f(4) = 55 0,550,550,550,55

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,55 multipliziert. Da 0,55 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,55-fache, also auf 55 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 55% = 45 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 6x -10 e 4x +24 e 2x = 0

Lösung einblenden
e 6x -10 e 4x +24 e 2x = 0
( e 4x -10 e 2x +24 ) · e 2x = 0

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

1. Fall:

e 4x -10 e 2x +24 = 0

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

Setze u = e 2x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -10u +24 = 0

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

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

u1,2 = +10 ± ( -10 ) 2 -4 · 1 · 24 21

u1,2 = +10 ± 100 -96 2

u1,2 = +10 ± 4 2

u1 = 10 + 4 2 = 10 +2 2 = 12 2 = 6

u2 = 10 - 4 2 = 10 -2 2 = 8 2 = 4

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 - 24 = 25 - 24 = 1

x1,2 = 5 ± 1

x1 = 5 - 1 = 4

x2 = 5 + 1 = 6

Rücksubstitution:

u1: e 2x = 6

e 2x = 6 |ln(⋅)
2x = ln( 6 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 6 ) ≈ 0.8959

u2: e 2x = 4

e 2x = 4 |ln(⋅)
2x = ln( 4 ) |:2
x2 = 1 2 ln( 4 ) ≈ 0.6931
x2 = ln( 2 )

2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 2 ) ; 1 2 ln( 6 ) }