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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 e x -6 = 0

Lösung einblenden
3 e x -6 = 0 | +6
3 e x = 6 |:3
e x = 2 |ln(⋅)
x = ln( 2 ) ≈ 0.6931

L={ ln( 2 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-7 e -2x = -8 e -5x

Lösung einblenden
-7 e -2x = -8 e -5x | +8 e -5x
-7 e -2x +8 e -5x = 0
( -7 e 3x +8 ) e -5x = 0

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

1. Fall:

-7 e 3x +8 = 0 | -8
-7 e 3x = -8 |:-7
e 3x = 8 7 |ln(⋅)
3x = ln( 8 7 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 8 7 ) ≈ 0.0445

2. Fall:

e -5x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 8 7 ) }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 109 0,7 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 109

f(1) = 109 0,7

f(2) = 109 0,70,7

f(3) = 109 0,70,70,7

f(4) = 109 0,70,70,70,7

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,7 multipliziert. Da 0,7 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,7-fache, also auf 70 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 70% = 30 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 7x + e 4x -30 e x = 0

Lösung einblenden
e 7x + e 4x -30 e x = 0
( e 6x + e 3x -30 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 6x + e 3x -30 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 + u -30 = 0

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

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

u1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -30 ) 21

u1,2 = -1 ± 1 +120 2

u1,2 = -1 ± 121 2

u1 = -1 + 121 2 = -1 +11 2 = 10 2 = 5

u2 = -1 - 121 2 = -1 -11 2 = -12 2 = -6

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 ) 2 - ( -30 ) = 1 4 + 30 = 1 4 + 120 4 = 121 4

x1,2 = - 1 2 ± 121 4

x1 = - 1 2 - 11 2 = - 12 2 = -6

x2 = - 1 2 + 11 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 = -6

e 3x = -6

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 ) }