Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 4 x = 128

Lösung einblenden
2 4 x = 128 |:2
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:

6 -2x -3 = 1 6

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

6 -2x -3 = 1 6

6 -2x -3 = 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: -2x -3 und rechts: -1) gleichsetzen:

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

L={ -1 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-2 2 x +2 2 2x = 0

Lösung einblenden

Zuerst spaltet man 2 2 2x in 2 2 2x = 2 2 x + x = 2 2 x · 2 x auf::

2 2 2x -2 2 x = 0

2 2 x + x -2 2 x = 0

2 2 x · 2 x -2 2 x = 0

2 x ( 2 2 x -2 ) = 0
( 2 2 x -2 ) · 2 x = 0

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

1. Fall:

2 2 x -2 = 0 | +2
2 2 x = 2 |:2
2 x = 1 |lg(⋅)
lg( 2 x ) = 0
x · lg( 2 ) = 0 |: lg( 2 )
x1 = 0 lg( 2 )
x1 = 0

2. Fall:

2 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={0}

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Bei einer Internetseite kann man davon ausgehen, dass die Anzahl der Nutzer näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 2400 1,3 t (t in Wochen seit Beobachtungsbeginn) beschrieben werden kann. Wann hat sich die Anzahl der Webseitennutzer um 500 vergrößert.

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 2400 1,3 0 =2400. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 500 größer geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=2900, weil ja 2900 - 2400 = 500 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 2900, also 2400 1,3 t = 2900.

2400 1,3 t = 2900 |:2400
1,3 t = 29 24 |lg(⋅)
lg( 1,3 t ) = lg( 29 24 )
t · lg( 1,3 ) = lg( 29 24 ) |: lg( 1,3 )
t = lg( 29 24 ) lg( 1,3 )
t = 0,7213

Zum Zeitpunkt t ≈ 0,7213 Wochen ist der Bestand 2900 Nutzer, also um 500 Nutzer größer als zu Beginn..