Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 x = 16

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

L={ 4 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

2 x = 16

2 x = 2 4

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=4 kommen.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 3x -1 = 1 2

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

2 3x -1 = 1 2

2 3x -1 = 2 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 2.

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

3x -1 = -1 | +1
3x = 0 |:3
x = 0

L={0}

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-48 4 x +3 4 2x = 0

Lösung einblenden

Zuerst spaltet man 3 4 2x in 3 4 2x = 3 4 x + x = 3 4 x · 4 x auf::

3 4 2x -48 4 x = 0

3 4 x + x -48 4 x = 0

3 4 x · 4 x -48 4 x = 0

4 x ( -48 +3 4 x ) = 0
4 x ( 3 4 x -48 ) = 0
( 3 4 x -48 ) · 4 x = 0

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

1. Fall:

3 4 x -48 = 0 | +48
3 4 x = 48 |:3
4 x = 16 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = lg( 16 )
x · lg( 4 ) = lg( 16 ) |: lg( 4 )
x1 = lg( 16 ) lg( 4 )
x1 = 2

2. Fall:

4 x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 2 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Die Bevölkerung eines Landes soll näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 20 1,4 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen) beschrieben werden. Wann hat das Land nach diesem Modell 23 Millionen Einwohner?

Lösung einblenden

Gesucht wird das t mit f(t) = 23, also 20 1,4 t = 23.

20 1,4 t = 23 |:20
1,4 t = 23 20 |lg(⋅)
lg( 1,4 t ) = lg( 23 20 )
t · lg( 1,4 ) = lg( 23 20 ) |: lg( 1,4 )
t = lg( 23 20 ) lg( 1,4 )
t = 0,4154

Zum Zeitpunkt t ≈ 0,4154 Jahre ist der Bestand 23 Millionen.