Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 1

Lösung einblenden
3 x = 1 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = 0
x · lg( 3 ) = 0 |: lg( 3 )
x = 0 lg( 3 )
x = 0

L={0}

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 1

3 x = 30

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=0 kommen.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

7 3x +3 = 1 7

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

7 3x +3 = 1 7

7 3x +3 = 7 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 7.

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

3x +3 = -1 | -3
3x = -4 |:3
x = - 4 3

L={ - 4 3 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-4 2 x + 2 2x = 0

Lösung einblenden

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

2 2x -4 2 x = 0

2 x + x -4 2 x = 0

2 x · 2 x -4 2 x = 0

2 x ( 2 x -4 ) = 0
( 2 x -4 ) · 2 x = 0

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

1. Fall:

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

2. Fall:

2 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)= 5 1,5 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen) beschrieben werden. Wann hat sich die Bakterienkultur um 7 Millionen vergrößert.

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 5 1,5 0 =5. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 7 größer geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=12, weil ja 12 - 5 = 7 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 12, also 5 1,5 t = 12.

5 1,5 t = 12 |:5
1,5 t = 12 5 |lg(⋅)
lg( 1,5 t ) = lg( 12 5 )
t · lg( 1,5 ) = lg( 12 5 ) |: lg( 1,5 )
t = lg( 12 5 ) lg( 1,5 )
t = 2,1592

Zum Zeitpunkt t ≈ 2,1592 Jahre ist der Bestand 12 Millionen, also um 7 Millionen größer als zu Beginn..