Aufgabenbeispiele von mit Substitution

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Polynomgleichungen (Substitution)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

x 4 -1 = 0

Lösung einblenden
x 4 -1 = 0 | +1
x 4 = 1 | 4
x1 = - 1 4 = -1
x2 = 1 4 = 1

L={ -1 ; 1 }

Exponentialgl. Substitution BF

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

e 2x - e x -6 = 0

Lösung einblenden
e 2x - e x -6 = 0

Diese Gleichung kann durch Substitution auf eine quadratische Gleichung zurückgeführt werden!

Setze u = e x

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 - u -6 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

u1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -6 ) 21

u1,2 = +1 ± 1 +24 2

u1,2 = +1 ± 25 2

u1 = 1 + 25 2 = 1 +5 2 = 6 2 = 3

u2 = 1 - 25 2 = 1 -5 2 = -4 2 = -2

Rücksubstitution:

u1: e x = 3

e x = 3 |ln(⋅)
x1 = ln( 3 ) ≈ 1.0986

u2: e x = -2

e x = -2

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ ln( 3 ) }

trigonometrische Gleichung

Beispiel:

Bestimme alle Lösungen im Intervall [0; 2π ):
( sin( x ) ) 2 +3 sin( x ) -4 = 0

Lösung einblenden
( sin( x ) ) 2 +3 sin( x ) -4 = 0

Diese Gleichung kann durch Substitution auf eine quadratische Gleichung zurückgeführt werden!

Setze u = sin( x )

Draus ergibt sich die quadratische Gleichung:

u 2 +3u -4 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

u1,2 = -3 ± 3 2 -4 · 1 · ( -4 ) 21

u1,2 = -3 ± 9 +16 2

u1,2 = -3 ± 25 2

u1 = -3 + 25 2 = -3 +5 2 = 2 2 = 1

u2 = -3 - 25 2 = -3 -5 2 = -8 2 = -4

Rücksubstitution:

u1: sin( x ) = 1

canvas
sin( x ) = 1 |sin-1(⋅)

Am Einheitskreis erkennt man sofort:

x1 = 1 2 π

u2: sin( x ) = -4

sin( x ) = -4

Diese Gleichung hat keine Lösung!

L={ 1 2 π }