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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 8 e 7x -4 ) · ( x 4 -16 x 2 ) = 0

Lösung einblenden
( 8 e 7x -4 ) ( x 4 -16 x 2 ) = 0

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

1. Fall:

8 e 7x -4 = 0 | +4
8 e 7x = 4 |:8
e 7x = 1 2 |ln(⋅)
7x = ln( 1 2 ) |:7
x1 = 1 7 ln( 1 2 ) ≈ -0.099

2. Fall:

x 4 -16 x 2 = 0
x 2 ( x 2 -16 ) = 0

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

1. Fall:

x 2 = 0 | 2
x2 = 0

2. Fall:

x 2 -16 = 0 | +16
x 2 = 16 | 2
x3 = - 16 = -4
x4 = 16 = 4

L={ -4 ; 1 7 ln( 1 2 ) ; 0; 4 }

0 ist 2-fache Lösung!

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 4 x -2 6 x = 0

Lösung einblenden

Zuerst bringt man die beiden Summanden auf zwei verschiedene Seiten der Gleichung:

7 4 x -2 6 x = 0| -7 4 x

-2 6 x = -7 4 x | : -2 : 4 x

6 x 4 x = 7 2

( 6 4 ) x = 7 2

( 3 2 ) x = 7 2 |lg(⋅)
lg( ( 3 2 ) x ) = lg( 7 2 )
x · lg( 3 2 ) = lg( 7 2 ) |: lg( 3 2 )
x = lg( 7 2 ) lg( 3 2 )
x = 3,0897

L={ 3,0897 }

Parameter finden mit f(x0)=y0 (e-Fktn)

Beispiel:

Für welches t liegt der Punkt A(-2| - 65 3 ) auf dem Graph der Funktion f mit ft(x)= 5 2 t x · e x +2 -15 ?

Lösung einblenden

Wir machen einfach eine Punktprobe mit A(-2| - 65 3 ) in f mit f(x)= 5 2 t x · e x +2 -15 :

- 65 3 = f(-2)

- 65 3 = 5 2 t · ( -2 ) · e -2 +2 -15

- 65 3 = 5 2 t · ( -2 ) · e 0 -15

- 65 3 = 5 2 t · ( -2 ) · 1 -15

- 65 3 = -5 t -15

Jetzt müssen wir also nur noch die Gleichung -5t -15 = - 65 3 nach t auflösen.

-5t -15 = - 65 3 | +15
-5t = - 20 3 |:(-5 )
t = 4 3

Für t= 4 3 liegt also der Punkt A auf dem Graph von f.

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

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

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

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

1. Fall:

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

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +4u -5 = 0

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

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

u1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · ( -5 ) 21

u1,2 = -4 ± 16 +20 2

u1,2 = -4 ± 36 2

u1 = -4 + 36 2 = -4 +6 2 = 2 2 = 1

u2 = -4 - 36 2 = -4 -6 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 = 2 2 - ( -5 ) = 4+ 5 = 9

x1,2 = -2 ± 9

x1 = -2 - 3 = -5

x2 = -2 + 3 = 1

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 1

e 3x = 1 |ln(⋅)
3x = 0 |:3
x1 = 0 ≈ 0

u2: e 3x = -5

e 3x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={0}