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Exponentialgl. elementar

Beispiel:

Löse die Gleichung ohne WTR: e x + 11 2 = e

Lösung einblenden

e x + 11 2 = e

Zuerst versuchen wir den Term rechts auch als Exponentialterm zu schreiben.

e x + 11 2 = e 1 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 + 11 2 = 1 2 |⋅ 2
2( x + 11 2 ) = 1
2x +11 = 1 | -11
2x = -10 |:2
x = -5

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 x -16 16 x = 0

Lösung einblenden

Zuerst bringt man die beiden Summanden auf zwei verschiedene Seiten der Gleichung:

4 x -16 16 x = 0| - 4 x

-16 16 x = - 4 x | : -16 : 4 x

16 x 4 x = 1 16

( 16 4 ) x = 1 16

4 x = 1 16 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = lg( 1 16 )
x · lg( 4 ) = lg( 1 16 ) |: lg( 4 )
x = lg( 1 16 ) lg( 4 )
x = -2

L={ -2 }

Term bestimmen (2 Punktproben)

Beispiel:

Bestimme c und a>0 so, dass die Punkte A(0| - 3 4 ) und B(2| - 75 4 ) auf dem Graphen der Funktion f mit f(x)= c · a x (a>0) liegen.

Lösung einblenden

Wir setzen einfach die beiden Punkte A(0| - 3 4 ) und B(2| - 75 4 ) in den Funktionsterm f(x)= c · a x ein und erhalten so die beiden Gleichungen:

I: - 3 4 = c · 1
II: - 75 4 = c · a 2

Aus I ergibt sich ja sofort - 3 4 = c. Dies können wir gleich in II einsetzen und nach a auflösen:

II: - 75 4 = - 3 4 a 2

- 3 4 a 2 = - 75 4 |⋅ ( - 4 3 )
a 2 = 25 | 2
a1 = - 25 = -5
a2 = 25 = 5

Wegen a>0 fällt die negative Lösung weg.

Von oben (I) wissen wir bereits: - 3 4 = c

Der gesuchte Funktionsterm g(x) ist somit: f(x)= - 3 4 5 x

Exponentialgl. Substitution

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x -4 e x +3 = 0

Lösung einblenden
e 2x -4 e x +3 = 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 +3 = 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 · 3 21

u1,2 = +4 ± 16 -12 2

u1,2 = +4 ± 4 2

u1 = 4 + 4 2 = 4 +2 2 = 6 2 = 3

u2 = 4 - 4 2 = 4 -2 2 = 2 2 = 1

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 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = 2 ± 1

x1 = 2 - 1 = 1

x2 = 2 + 1 = 3

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = 1

e x = 1 |ln(⋅)
x2 = 0 ≈ 0

L={0; ln( 3 ) }