Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 x = 64

Lösung einblenden
4 x = 64 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = lg( 64 )
x · lg( 4 ) = lg( 64 ) |: lg( 4 )
x = lg( 64 ) lg( 4 )
x = 3

L={ 3 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

4 x = 64

4 x = 4 3

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=3 kommen.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x +3 = 1 3

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

3 x +3 = 1 3

3 x +3 = 3 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 3.

Um die Gleichung zu lösen, können wir also einfach die beiden Exponenten (links: x +3 und rechts: -1) gleichsetzen:

x +3 = -1 | -3
x = -4

L={ -4 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x -3⋅ 3 2x = 0

Lösung einblenden

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

-3⋅ 3 2x + 3 x = 0

-3⋅ 3 x + x + 3 x = 0

-3⋅ 3 x · 3 x + 3 x = 0

3 x ( -3⋅ 3 x +1 ) = 0
( -3⋅ 3 x +1 ) · 3 x = 0

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

1. Fall:

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

2. Fall:

3 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ -1 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Weltweit kann man die Anzahl einer Insektenart näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 84⋅ 0,9 t darstellen (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen). Bestimme den Zeitpunkt, wann die Anzahl dieser Insekten auf 48 Millionen zurück gegangen ist.

Lösung einblenden

Gesucht wird das t mit f(t) = 48, also 84⋅ 0,9 t = 48.

84⋅ 0,9 t = 48 |:84
0,9 t = 4 7 |lg(⋅)
lg( 0,9 t ) = lg( 4 7 )
t · lg( 0,9 ) = lg( 4 7 ) |: lg( 0,9 )
t = lg( 4 7 ) lg( 0,9 )
t = 5,3114

Zum Zeitpunkt t ≈ 5,3114 Jahre ist der Bestand 48 Millionen.