Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

5 x = 25

Lösung einblenden
5 x = 25 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 25 )
x · lg( 5 ) = lg( 25 ) |: lg( 5 )
x = lg( 25 ) lg( 5 )
x = 2

L={ 2 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

5 x = 25

5 x = 5 2

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=2 kommen.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 5 x = -10

Lösung einblenden
2 5 x = -10 |:2
5 x = -5

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={}

5 x muss immer >0 sein und kann daher nicht = -5 sein.

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

-9 5 x -1 +20 = - 5 x

Lösung einblenden

-9 5 x -1 +20 = - 5 x | + 5 x -20

-9 5 x -1 + 5 x = -20

Wir müssen -9 5 x -1 in -9 5 x · 5 -1 aufspalten um die beiden 5er-Potenzen miteinader verrechnen zu können:

-9 5 x · 5 -1 + 5 x = -20

- 9 5 5 x + 5 x = -20 | ⋅ 5

-9 5 x +5 5 x = -100

-4 5 x = -100 |:-4
5 x = 25 |lg(⋅)
lg( 5 x ) = lg( 25 )
x · lg( 5 ) = lg( 25 ) |: lg( 5 )
x = lg( 25 ) lg( 5 )
x = 2

L={ 2 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Die Größe einer Bakterienkultur kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 1,8 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen) beschrieben werden. Wann hat sich die Bakterienkultur um 4 Millionen vergrößert.

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 1,8 0 =1. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 4 größer geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=5, weil ja 5 - 1 = 4 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 5, also 1,8 t = 5.

1,8 t = 5 |lg(⋅)
lg( 1,8 t ) = lg( 5 )
t · lg( 1,8 ) = lg( 5 ) |: lg( 1,8 )
t = lg( 5 ) lg( 1,8 )
t = 2,7381

Zum Zeitpunkt t ≈ 2,7381 Jahre ist der Bestand 5 Millionen, also um 4 Millionen größer als zu Beginn..