Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

1 2 4 x = 1 2

Lösung einblenden
1 2 4 x = 1 2 |⋅2
4 x = 1 |lg(⋅)
lg( 4 x ) = 0
x · lg( 4 ) = 0 |: lg( 4 )
x = 0 lg( 4 )
x = 0

L={0}

Im Idealfall erkennt man bereits:

4 x = 1

4 x = 40

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

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x -2 = 1 3

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

3 x -2 = 1 3

3 x -2 = 3 -1

Jetzt stehen links und rechts zwei Potenzen mit der gleichen Basis 3.

Um die Gleichung zu lösen, können wir also einfach die beiden Exponenten (links: x -2 und rechts: -1) gleichsetzen:

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

L={ 1 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 2x +1 +16 = 4 2 2x

Lösung einblenden

2 2x +1 +16 = 4 2 2x | -4 2 2x -16

2 2x +1 -4 2 2x = -16

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

2 2x · 2 1 -4 2 2x = -16

2 2 2x -4 2 2x = -16

-2 2 2x = -16 |:-2
2 2x = 8 |lg(⋅)
lg( 2 2x ) = lg( 8 )
2x · lg( 2 ) = lg( 8 ) |: lg( 2 )
2x = lg( 8 ) lg( 2 )
2x = 3 |:2
x = 3 2 = 1.5

L={ 3 2 }

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)= 790 0,95 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen Tonnen) beschrieben werden kann. Wie viele Jahre nach Beobachtungsbeginn werden 255 Millionen Tonnen weniger CO2 ausgestoßen als noch zu Beginn?

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 790 0,95 0 =790. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 255 kleiner geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=535, weil ja 535 - 790 = -255 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 535, also 790 0,95 t = 535.

790 0,95 t = 535 |:790
0,95 t = 107 158 |lg(⋅)
lg( 0,95 t ) = lg( 107 158 )
t · lg( 0,95 ) = lg( 107 158 ) |: lg( 0,95 )
t = lg( 107 158 ) lg( 0,95 )
t = 7,5988

Zum Zeitpunkt t ≈ 7,5988 Jahre ist der Bestand 535 Millionen Tonnen, also um 255 Millionen Tonnen kleiner als zu Beginn..