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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 x = 1

Lösung einblenden
5 x = 1 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = 0
x · lg( 5 ) = 0 |: lg( 5 )
x = 0 lg( 5 )
x = 0

L={0}

Im Idealfall erkennt man bereits:

5 x = 1

5 x = 50

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=0 kommen.

Nullstellen bei ln-Funktionen

Beispiel:

Bestimme die Nullstellen der Funktion f mit f(x)= ln( x ) +9

Lösung einblenden
ln( x ) +9 = 0 | -9
ln( x ) = -9 |e(⋅)
x = 1 e 9

L={ 1 e 9 }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(1|1 ) und B(-4| 1 32 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= c · a x (a>0) liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(1|1 ) und B(-4| 1 32 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: 1 = c · a
II: 1 32 = c · a -4

Wenn wir I mit a durchdividieren, erhalten wir

I: 1 1 a = c.

Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: 1 32 = 1 a · 1 a 4

also

II: 1 32 = 1 a 5

D=R\{0}

Wir multiplizieren den Nenner a 5 weg!

1 a 5 = 1 32 |⋅( a 5 )
1 a 5 · a 5 = 1 32 · a 5
1 = 1 32 a 5
1 = 1 32 a 5 | -1 - 1 32 a 5
- 1 32 a 5 = -1 |⋅ ( -32 )
a 5 = 32 | 5
a = 32 5 = 2

(Alle Lösungen sind auch in der Definitionsmenge).

Von oben (I) wissen wir bereits: 1 1 a = c

mit a=2 eingesetzt erhalten wir so: 1 2 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= 1 2 2 x

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x +2 e x -8 = 0

Lösung einblenden
e 2x +2 e x -8 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +2u -8 = 0

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

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

u1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -8 ) 21

u1,2 = -2 ± 4 +32 2

u1,2 = -2 ± 36 2

u1 = -2 + 36 2 = -2 +6 2 = 4 2 = 2

u2 = -2 - 36 2 = -2 -6 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 = 1 2 - ( -8 ) = 1+ 8 = 9

x1,2 = -1 ± 9

x1 = -1 - 3 = -4

x2 = -1 + 3 = 2

Rücksubstitution:

u1: e x = 2

e x = 2 |ln(⋅)
x1 = ln( 2 ) ≈ 0.6931

u2: e x = -4

e x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 2 ) }