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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 e -3x = 2

Lösung einblenden
5 e -3x = 2 |:5
e -3x = 2 5 |ln(⋅)
-3x = ln( 2 5 ) |:-3
x = - 1 3 ln( 2 5 ) ≈ 0.3054

L={ - 1 3 ln( 2 5 ) }

Exponentialgl. vermischt

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

( 9 e 5x -4 ) · ( x 4 - x 2 ) = 0

Lösung einblenden
( 9 e 5x -4 ) ( x 4 - x 2 ) = 0

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

1. Fall:

9 e 5x -4 = 0 | +4
9 e 5x = 4 |:9
e 5x = 4 9 |ln(⋅)
5x = ln( 4 9 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 4 9 ) ≈ -0.1622

2. Fall:

x 4 - x 2 = 0
x 2 ( x 2 -1 ) = 0

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

1. Fall:

x 2 = 0 | 2
x2 = 0

2. Fall:

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x3 = - 1 = -1
x4 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 5 ln( 4 9 ) ; 0; 1 }

0 ist 2-fache Lösung!

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

Beispiel:

Für welches t liegt der Punkt A(-2|0) auf dem Graph der Funktion f mit ft(x)= -5 e 2 t x +4 t +10 t ?

Lösung einblenden

Wir machen einfach eine Punktprobe mit A(-2|0) in f mit f(x)= -5 e 2 t x +4 t +10 t :

0 = f(-2)

0 = -5 e 2 t ( -2 ) +4 t +10 t

0 = -5 e -4 t +4 t +10 t

0 = -5 e 0 +10 t

0 = -5 +10 t

Jetzt müssen wir also nur noch die Gleichung 10t -5 = 0 nach t auflösen.

10t -5 = 0 | +5
10t = 5 |:10
t = 1 2 = 0.5

Für t= 1 2 liegt also der Punkt A auf dem Graph von f.

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 7x -3 e 4x -10 e x = 0

Lösung einblenden
e 7x -3 e 4x -10 e x = 0
( e 6x -3 e 3x -10 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 6x -3 e 3x -10 = 0

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

Setze u = e 3x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -3u -10 = 0

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

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

u1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -10 ) 21

u1,2 = +3 ± 9 +40 2

u1,2 = +3 ± 49 2

u1 = 3 + 49 2 = 3 +7 2 = 10 2 = 5

u2 = 3 - 49 2 = 3 -7 2 = -4 2 = -2

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 = ( - 3 2 ) 2 - ( -10 ) = 9 4 + 10 = 9 4 + 40 4 = 49 4

x1,2 = 3 2 ± 49 4

x1 = 3 2 - 7 2 = - 4 2 = -2

x2 = 3 2 + 7 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 = -2

e 3x = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 3 ln( 5 ) }