Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 3 x = 6

Lösung einblenden
2 3 x = 6 |:2
3 x = 3 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 3 )
x · lg( 3 ) = lg( 3 ) |: lg( 3 )
x = lg( 3 ) lg( 3 )
x = 1

L={ 1 }

Man erkennt bereits bei 3 x = 3 die Lösung x = 1.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 x +2 = 1 2

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

2 x +2 = 1 2

2 x +2 = 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: x +2 und rechts: -1) gleichsetzen:

x +2 = -1 | -2
x = -3

L={ -3 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-3 4 x -20 = -2 4 x +1

Lösung einblenden

-3 4 x -20 = -2 4 x +1 | +2 4 x +1 +20

2 4 x +1 -3 4 x = 20

Wir müssen 2 4 x +1 in 2 4 x · 4 1 aufspalten um die beiden 4er-Potenzen miteinader verrechnen zu können:

2 4 x · 4 1 -3 4 x = 20

8 4 x -3 4 x = 20

5 4 x = 20 |:5
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 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Die Größe einer Bakterienkultur kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 3 2,2 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)= 3 2,2 0 =3. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 5 größer geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=8, weil ja 8 - 3 = 5 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 8, also 3 2,2 t = 8.

3 2,2 t = 8 |:3
2,2 t = 8 3 |lg(⋅)
lg( 2,2 t ) = lg( 8 3 )
t · lg( 2,2 ) = lg( 8 3 ) |: lg( 2,2 )
t = lg( 8 3 ) lg( 2,2 )
t = 1,244

Zum Zeitpunkt t ≈ 1,244 Jahre ist der Bestand 8 Millionen, also um 5 Millionen größer als zu Beginn..