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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 81

Lösung einblenden
3 x = 81 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 81 )
x · lg( 3 ) = lg( 81 ) |: lg( 3 )
x = lg( 81 ) lg( 3 )
x = 4

L={ 4 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 81

3 x = 3 4

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=4 kommen.

Nullstellen bei ln-Funktionen

Beispiel:

Bestimme die Nullstellen der Funktion f mit f(x)= ln( x ) + 1 6

Lösung einblenden
ln( x ) + 1 6 = 0 | - 1 6
ln( x ) = - 1 6 |e(⋅)
x = 1 e 6

L={ 1 e 6 }

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

Beispiel:

Für welches t liegt der Punkt A(1| 4 ) auf dem Graph der Funktion f mit ft(x)= -4 e t x - t +4 t ?

Lösung einblenden

Wir machen einfach eine Punktprobe mit A(1| 4 ) in f mit f(x)= -4 e t x - t +4 t :

4 = f(1)

4 = -4 e t 1 - t +4 t

4 = -4 e t - t +4 t

4 = -4 e 0 +4 t

4 = -4 +4 t

Jetzt müssen wir also nur noch die Gleichung 4t -4 = 4 nach t auflösen.

4t -4 = 4 | +4
4t = 8 |:4
t = 2

Für t= 2 liegt also der Punkt A auf dem Graph von f.

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 3x -11 e x +28 e -x = 0

Lösung einblenden
e 3x -11 e x +28 e -x = 0
( e 4x -11 e 2x +28 ) e -x = 0

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

1. Fall:

e 4x -11 e 2x +28 = 0

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

Setze u = e 2x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -11u +28 = 0

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

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

u1,2 = +11 ± ( -11 ) 2 -4 · 1 · 28 21

u1,2 = +11 ± 121 -112 2

u1,2 = +11 ± 9 2

u1 = 11 + 9 2 = 11 +3 2 = 14 2 = 7

u2 = 11 - 9 2 = 11 -3 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 = ( - 11 2 ) 2 - 28 = 121 4 - 28 = 121 4 - 112 4 = 9 4

x1,2 = 11 2 ± 9 4

x1 = 11 2 - 3 2 = 8 2 = 4

x2 = 11 2 + 3 2 = 14 2 = 7

Rücksubstitution:

u1: e 2x = 7

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

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 -x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 2 ) ; 1 2 ln( 7 ) }