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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-3 e 2x = -5

Lösung einblenden
-3 e 2x = -5 |:-3
e 2x = 5 3 |ln(⋅)
2x = ln( 5 3 ) |:2
x = 1 2 ln( 5 3 ) ≈ 0.2554

L={ 1 2 ln( 5 3 ) }

Exponentialgl. mit 2 e-Termen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-4 e 2x = -3 e x

Lösung einblenden
-4 e 2x = -3 e x | +3 e x
-4 e 2x +3 e x = 0
( -4 e x +3 ) · e x = 0

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

1. Fall:

-4 e x +3 = 0 | -3
-4 e x = -3 |:-4
e x = 3 4 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 4 ) ≈ -0.2877

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 4 ) }

prozentale Änderung bestimmen

Beispiel:

Gib für die exponentielle Wachstumsfunktion f mit f(t)= 31 0,7 t die prozentuale Änderung pro Zeiteinheit an. Handelt es sich um prozentuale Zunahme oder um prozentuale Abnahme?

Lösung einblenden

f(0) = 31

f(1) = 31 0,7

f(2) = 31 0,70,7

f(3) = 31 0,70,70,7

f(4) = 31 0,70,70,70,7

...

Mit jeder Zeiteinheit wird also der bisherige Funktionswert mit 0,7 multipliziert. Da 0,7 < 1 ist, werden die Funktionswerte mit jedem Zeitschritt kleiner, und zwar auf das 0,7-fache, also auf 70 % des vorherigen Funktionswertes.

Die prozentuale Abnahme beträgt also 100% - 70% = 30 %

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -10 e x +24 = 0

Lösung einblenden
e 2x -10 e x +24 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 -10u +24 = 0

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

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

u1,2 = +10 ± ( -10 ) 2 -4 · 1 · 24 21

u1,2 = +10 ± 100 -96 2

u1,2 = +10 ± 4 2

u1 = 10 + 4 2 = 10 +2 2 = 12 2 = 6

u2 = 10 - 4 2 = 10 -2 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 = ( -5 ) 2 - 24 = 25 - 24 = 1

x1,2 = 5 ± 1

x1 = 5 - 1 = 4

x2 = 5 + 1 = 6

Rücksubstitution:

u1: e x = 6

e x = 6 |ln(⋅)
x1 = ln( 6 ) ≈ 1.7918

u2: e x = 4

e x = 4 |ln(⋅)
x2 = ln( 4 ) ≈ 1.3863
x2 = 2 ln( 2 )

L={ 2 ln( 2 ) ; ln( 6 ) }