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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

8 e -6x = 3

Lösung einblenden
8 e -6x = 3 |:8
e -6x = 3 8 |ln(⋅)
-6x = ln( 3 8 ) |:-6
x = - 1 6 ln( 3 8 ) ≈ 0.1635

L={ - 1 6 ln( 3 8 ) }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-9 4 x +1 = -2 4 x +1

Lösung einblenden

-9 4 x +1 = -2 4 x +1 | +2 4 x +1 -1

2 4 x +1 -9 4 x = -1

Wir müssen 2 4 x +1 in 2 4 x · 4 aufspalten um die beiden 4er-Potenzen miteinader verrechnen zu können:

2 4 x · 4 -9 4 x = -1

8 4 x -9 4 x = -1

- 4 x = -1 |:-1
4 x = 1 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = 0
x · lg( 4 ) = 0 |: lg( 4 )
x = 0 lg( 4 )
x = 0

L={0}

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 69 0,9 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 69

f(1) = 69 0,9

f(2) = 69 0,90,9

f(3) = 69 0,90,90,9

f(4) = 69 0,90,90,90,9

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,9 multipliziert. Da 0,9 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,9-fache, also auf 90 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 90% = 10 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +2 -35 e -2x = 0

Lösung einblenden
e 2x +2 -35 e -2x = 0

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

e 2x -35 e -2x +2 = 0 |⋅ e 2x
e 4x +2 e 2x -35 = 0

Setze u = e 2x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +2u -35 = 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 · ( -35 ) 21

u1,2 = -2 ± 4 +140 2

u1,2 = -2 ± 144 2

u1 = -2 + 144 2 = -2 +12 2 = 10 2 = 5

u2 = -2 - 144 2 = -2 -12 2 = -14 2 = -7

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 - ( -35 ) = 1+ 35 = 36

x1,2 = -1 ± 36

x1 = -1 - 6 = -7

x2 = -1 + 6 = 5

Rücksubstitution:

u1: e 2x = 5

e 2x = 5 |ln(⋅)
2x = ln( 5 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 5 ) ≈ 0.8047

u2: e 2x = -7

e 2x = -7

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 ln( 5 ) }