Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 2 ⋅ 4 x = 8

Lösung einblenden
1 2 ⋅ 4 x = 8 |⋅2
4 x = 16 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = lg( 16 )
x · lg( 4 ) = lg( 16 ) |: lg( 4 )
x = lg( 16 ) lg( 4 )
x = 2

L={ 2 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

4 x = 16

4 x = 4 2

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=2 kommen.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

6 x -1 = 1 6

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

6 x -1 = 1 6

6 x -1 = 6 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 6.

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

x -1 = -1 | +1
x = 0

L={0}

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-75⋅ 5 x +3⋅ 5 2x = 0

Lösung einblenden

Zuerst spaltet man 3⋅ 5 2x in 3⋅ 5 2x = 3⋅ 5 x + x = 3⋅ 5 x · 5 x auf::

3⋅ 5 2x -75⋅ 5 x = 0

3⋅ 5 x + x -75⋅ 5 x = 0

3⋅ 5 x · 5 x -75⋅ 5 x = 0

5 x · ( 3⋅ 5 x -75 ) = 0
( 3⋅ 5 x -75 ) · 5 x = 0

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

1. Fall:

3⋅ 5 x -75 = 0 | +75
3⋅ 5 x = 75 |:3
5 x = 25 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 25 )
x · lg( 5 ) = lg( 25 ) |: lg( 5 )
x1 = lg( 25 ) lg( 5 )
x1 = 2

2. Fall:

5 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 2 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Die Größe einer Bakterienkultur kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 2,5 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen) beschrieben werden. Wann hat sich die Bakterienkultur um 5 Millionen vergrößert.

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 2,5 0 =1. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 5 größer geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=6, weil ja 6 - 1 = 5 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 6, also 2,5 t = 6.

2,5 t = 6 |lg(⋅)
lg( 2,5 t ) = lg( 6 )
t · lg( 2,5 ) = lg( 6 ) |: lg( 2,5 )
t = lg( 6 ) lg( 2,5 )
t = 1,9554

Zum Zeitpunkt t ≈ 1,9554 Jahre ist der Bestand 6 Millionen, also um 5 Millionen größer als zu Beginn..