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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 x = 4

Lösung einblenden
2 x = 4 |lg(⋅)
lg( 2 x ) = lg( 4 )
x · lg( 2 ) = lg( 4 ) |: lg( 2 )
x = lg( 4 ) lg( 2 )
x = 2

L={ 2 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

2 x = 4

2 x = 2 2

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=2 kommen.

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-2 3 x +54 3 2x = 0

Lösung einblenden

Zuerst spaltet man 54 3 2x in 54 3 2x = 54 3 x + x = 54 3 x · 3 x auf::

54 3 2x -2 3 x = 0

54 3 x + x -2 3 x = 0

54 3 x · 3 x -2 3 x = 0

3 x ( -2 +54 3 x ) = 0
3 x ( 54 3 x -2 ) = 0
( 54 3 x -2 ) · 3 x = 0

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

1. Fall:

54 3 x -2 = 0 | +2
54 3 x = 2 |:54
3 x = 1 27 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 1 27 )
x · lg( 3 ) = lg( 1 27 ) |: lg( 3 )
x1 = lg( 1 27 ) lg( 3 )
x1 = -3

2. Fall:

3 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ -3 }

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

Beispiel:

Für welches t liegt der Punkt A(1| - 23 2 ) auf dem Graph der Funktion f mit ft(x)= 1 2 e 2 t x -2 t -4 t ?

Lösung einblenden

Wir machen einfach eine Punktprobe mit A(1| - 23 2 ) in f mit f(x)= 1 2 e 2 t x -2 t -4 t :

- 23 2 = f(1)

- 23 2 = 1 2 e 2 t 1 -2 t -4 t

- 23 2 = 1 2 e 2 t -2 t -4 t

- 23 2 = 1 2 e 0 -4 t

- 23 2 = 1 2 -4 t

Jetzt müssen wir also nur noch die Gleichung -4t + 1 2 = - 23 2 nach t auflösen.

-4t + 1 2 = - 23 2 |⋅ 2
2( -4t + 1 2 ) = -23
-8t +1 = -23 | -1
-8t = -24 |:(-8 )
t = 3

Für t= 3 liegt also der Punkt A auf dem Graph von f.

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 5x -2 e 3x -35 e x = 0

Lösung einblenden
e 5x -2 e 3x -35 e x = 0
( e 4x -2 e 2x -35 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 4x -2 e 2x -35 = 0

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

Setze u = e 2x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -2u -35 = 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 · ( -35 ) 21

u1,2 = +2 ± 4 +140 2

u1,2 = +2 ± 144 2

u1 = 2 + 144 2 = 2 +12 2 = 14 2 = 7

u2 = 2 - 144 2 = 2 -12 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 - ( -35 ) = 1+ 35 = 36

x1,2 = 1 ± 36

x1 = 1 - 6 = -5

x2 = 1 + 6 = 7

Rücksubstitution:

u1: e 2x = 7

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

u2: e 2x = -5

e 2x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!


2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 ln( 7 ) }