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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 27

Lösung einblenden
3 x = 27 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 27 )
x · lg( 3 ) = lg( 27 ) |: lg( 3 )
x = lg( 27 ) lg( 3 )
x = 3

L={ 3 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 27

3 x = 3 3

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=3 kommen.

Nullstellen bei ln-Funktionen

Beispiel:

Bestimme die Nullstellen der Funktion f mit f(x)= ln( x ) +4

Lösung einblenden
ln( x ) +4 = 0 | -4
ln( x ) = -4 |e(⋅)
x = 1 e 4

L={ 1 e 4 }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 186 ( 26 25 ) t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 186

f(1) = 186 26 25

f(2) = 186 26 25 26 25

f(3) = 186 26 25 26 25 26 25

f(4) = 186 26 25 26 25 26 25 26 25

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 26 25 multipliziert. Da 26 25 > 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt größer, und zwar auf das 26 25 -fache (oder auf das 104 100 -fache), also auf 104 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Zunahme beträgt also 104% - 100% = 4 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 3x -4 e x -21 e -x = 0

Lösung einblenden
e 3x -4 e x -21 e -x = 0
( e 4x -4 e 2x -21 ) e -x = 0

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

1. Fall:

e 4x -4 e 2x -21 = 0

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

Setze u = e 2x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -4u -21 = 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 · ( -21 ) 21

u1,2 = +4 ± 16 +84 2

u1,2 = +4 ± 100 2

u1 = 4 + 100 2 = 4 +10 2 = 14 2 = 7

u2 = 4 - 100 2 = 4 -10 2 = -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 = ( -2 ) 2 - ( -21 ) = 4+ 21 = 25

x1,2 = 2 ± 25

x1 = 2 - 5 = -3

x2 = 2 + 5 = 7

Rücksubstitution:

u1: e 2x = 7

e 2x = 7 |ln(⋅)
2x = ln( 7 ) |:2
x1 = 1 2 ln( 7 ) ≈ 0.973

u2: e 2x = -3

e 2x = -3

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 ln( 7 ) }