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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x +5 = e 2

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e x +5 = e 2

Wir erkennen, dass links und rechts Exponentialterme mit gleicher Basis e stehen.
Diese Terme sind genau dann gleich, wenn ihre Exponenten gleich sind. Deswegen setzen wir einfach nur diese gleich:

x +5 = 2 | -5
x = -3

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 5 x -15 5 2x = 0

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Zuerst spaltet man -15 5 2x in -15 5 2x = -15 5 x + x = -15 5 x · 5 x auf::

-15 5 2x +3 5 x = 0

-15 5 x + x +3 5 x = 0

-15 5 x · 5 x +3 5 x = 0

5 x ( -15 5 x +3 ) = 0
( -15 5 x +3 ) · 5 x = 0

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

1. Fall:

-15 5 x +3 = 0 | -3
-15 5 x = -3 |:-15
5 x = 1 5 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 1 5 )
x · lg( 5 ) = lg( 1 5 ) |: lg( 5 )
x1 = lg( 1 5 ) lg( 5 )
x1 = -1

2. Fall:

5 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ -1 }

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

Beispiel:

Für welches t liegt der Punkt A(1|0) auf dem Graph der Funktion f mit ft(x)= 3 2 x · e -2 t x +2 t -18 t ?

Lösung einblenden

Wir machen einfach eine Punktprobe mit A(1|0) in f mit f(x)= 3 2 x · e -2 t x +2 t -18 t :

0 = f(1)

0 = 3 2 · 1 · e -2 t 1 +2 t -18 t

0 = 3 2 · 1 · e -2 t +2 t -18 t

0 = 3 2 · 1 · e 0 -18 t

0 = 3 2 · 1 · 1 -18 t

Jetzt müssen wir also nur noch die Gleichung -18t + 3 2 = 0 nach t auflösen.

-18t + 3 2 = 0 |⋅ 2
2( -18t + 3 2 ) = 0
-36t +3 = 0 | -3
-36t = -3 |:(-36 )
t = 1 12

Für t= 1 12 liegt also der Punkt A auf dem Graph von f.

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x - e x -20 = 0

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e 2x - e x -20 = 0

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

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 - u -20 = 0

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

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

u1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -20 ) 21

u1,2 = +1 ± 1 +80 2

u1,2 = +1 ± 81 2

u1 = 1 + 81 2 = 1 +9 2 = 10 2 = 5

u2 = 1 - 81 2 = 1 -9 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 ) 2 - ( -20 ) = 1 4 + 20 = 1 4 + 80 4 = 81 4

x1,2 = 1 2 ± 81 4

x1 = 1 2 - 9 2 = - 8 2 = -4

x2 = 1 2 + 9 2 = 10 2 = 5

Rücksubstitution:

u1: e x = 5

e x = 5 |ln(⋅)
x1 = ln( 5 ) ≈ 1.6094

u2: e x = -4

e x = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 5 ) }