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Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 3x -2 = 1 5

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Wir schreiben einfach um:

5 3x -2 = 1 5

5 3x -2 = 5 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 5.

Um die Gleichung zu lösen, können wir also einfach die beiden Exponenten (links: 3x -2 und rechts: -1) gleichsetzen:

3x -2 = -1 | +2
3x = 1 |:3
x = 1 3

L={ 1 3 }

Nullstellen bei ln-Funktionen

Beispiel:

Bestimme die Nullstellen der Funktion f mit f(x)= ln( x ) +8

Lösung einblenden
ln( x ) +8 = 0 | -8
ln( x ) = -8 |e(⋅)
x = 1 e 8

L={ 1 e 8 }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 168 1,4 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 168

f(1) = 168 1,4

f(2) = 168 1,41,4

f(3) = 168 1,41,41,4

f(4) = 168 1,41,41,41,4

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 1,4 multipliziert. Da 1,4 > 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt größer, und zwar auf das 1,4-fache, also auf 140 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Zunahme beträgt also 140% - 100% = 40 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 8x + e 5x -20 e 2x = 0

Lösung einblenden
e 8x + e 5x -20 e 2x = 0
( e 6x + e 3x -20 ) · e 2x = 0

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

1. Fall:

e 6x + e 3x -20 = 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 -20 = 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 · ( -20 ) 21

u1,2 = -1 ± 1 +80 2

u1,2 = -1 ± 81 2

u1 = -1 + 81 2 = -1 +9 2 = 8 2 = 4

u2 = -1 - 81 2 = -1 -9 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 = ( 1 2 ) 2 - ( -20 ) = 1 4 + 20 = 1 4 + 80 4 = 81 4

x1,2 = - 1 2 ± 81 4

x1 = - 1 2 - 9 2 = - 10 2 = -5

x2 = - 1 2 + 9 2 = 8 2 = 4

Rücksubstitution:

u1: e 3x = 4

e 3x = 4 |ln(⋅)
3x = ln( 4 ) |:3
x1 = 1 3 ln( 4 ) ≈ 0.4621
x1 = 2 3 ln( 2 )

u2: e 3x = -5

e 3x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e 2x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 2 3 ln( 2 ) }