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Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 3x +1 = 1 5

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

5 3x +1 = 1 5

5 3x +1 = 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 +1 und rechts: -1) gleichsetzen:

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

L={ - 2 3 }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-4 e x = -5 e -4x

Lösung einblenden
-4 e x = -5 e -4x | +5 e -4x
-4 e x +5 e -4x = 0
( -4 e 5x +5 ) e -4x = 0

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

1. Fall:

-4 e 5x +5 = 0 | -5
-4 e 5x = -5 |:-4
e 5x = 5 4 |ln(⋅)
5x = ln( 5 4 ) |:5
x1 = 1 5 ln( 5 4 ) ≈ 0.0446

2. Fall:

e -4x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 5 ln( 5 4 ) }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 92 1,25 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 92

f(1) = 92 1,25

f(2) = 92 1,251,25

f(3) = 92 1,251,251,25

f(4) = 92 1,251,251,251,25

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 1,25 multipliziert. Da 1,25 > 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt größer, und zwar auf das 1,25-fache, also auf 125 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Zunahme beträgt also 125% - 100% = 25 %

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -4 e x -12 = 0

Lösung einblenden
e 2x -4 e x -12 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -4u -12 = 0

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

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

u1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · ( -12 ) 21

u1,2 = +4 ± 16 +48 2

u1,2 = +4 ± 64 2

u1 = 4 + 64 2 = 4 +8 2 = 12 2 = 6

u2 = 4 - 64 2 = 4 -8 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 = ( -2 ) 2 - ( -12 ) = 4+ 12 = 16

x1,2 = 2 ± 16

x1 = 2 - 4 = -2

x2 = 2 + 4 = 6

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = -2

e x = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 6 ) }