Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

4 x = 4

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

L={ 1 }

Man erkennt bereits bei 4 x = 4 die Lösung x = 1.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 -3x +1 = 1 5

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

5 -3x +1 = 1 5

5 -3x +1 = 5 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 5.

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

-3x +1 = -1 | -1
-3x = -2 |:(-3 )
x = 2 3

L={ 2 3 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

15 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 +15 5 x = 0

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

-3 5 x · 5 x +15 5 x = 0

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

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

1. Fall:

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

2. Fall:

5 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Durch intensive Klimaschutzprogramme schafft es ein Staat seine CO2-Emissonen leicht zu reduzieren, so dass der jährliche CO2-Ausstoß näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 820 0,96 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen Tonnen) beschrieben werden kann. Wie viele Jahre nach Beobachtungsbeginn werden 250 Millionen Tonnen weniger CO2 ausgestoßen als noch zu Beginn?

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 820 0,96 0 =820. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 250 kleiner geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=570, weil ja 570 - 820 = -250 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 570, also 820 0,96 t = 570.

820 0,96 t = 570 |:820
0,96 t = 57 82 |lg(⋅)
lg( 0,96 t ) = lg( 57 82 )
t · lg( 0,96 ) = lg( 57 82 ) |: lg( 0,96 )
t = lg( 57 82 ) lg( 0,96 )
t = 8,9086

Zum Zeitpunkt t ≈ 8,9086 Jahre ist der Bestand 570 Millionen Tonnen, also um 250 Millionen Tonnen kleiner als zu Beginn..