Aufgabenbeispiele von Exponentialgleichungen

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Exponentialgleichungen (einfach)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

3 x = 27

Lösung einblenden
3 x = 27 |lg(⋅)
lg( 3 x ) = lg( 27 )
x · lg( 3 ) = lg( 27 ) |: lg( 3 )
x = lg( 27 ) lg( 3 )
x = 3

L={ 3 }

Im Idealfall erkennt man bereits:

3 x = 27

3 x = 3 3

und kann so schneller und ohne WTR auf die Lösung x=3 kommen.

Exponentialgleichungen

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 -2x -2 = 1 2

Lösung einblenden

Wir schreiben einfach um:

2 -2x -2 = 1 2

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

-2x -2 = -1 | +2
-2x = 1 |:(-2 )
x = - 1 2 = -0.5

L={ - 1 2 }

Exponentialgleichungen (schwer)

Beispiel:

Löse die folgende Gleichung:

2 3 2x +1 -2 3 2x = 36

Lösung einblenden

2 3 2x +1 -2 3 2x = 36

Wir müssen 2 3 2x +1 in 2 3 2x · 3 1 aufspalten um die beiden 3er-Potenzen miteinader verrechnen zu können:

2 3 2x · 3 1 -2 3 2x = 36

6 3 2x -2 3 2x = 36

4 3 2x = 36 |:4
3 2x = 9 |lg(⋅)
lg( 3 2x ) = lg( 9 )
2x · lg( 3 ) = lg( 9 ) |: lg( 3 )
2x = lg( 9 ) lg( 3 )
2x = 2 |:2
x = 1

L={ 1 }

Exponentialgleichungen (Anwendung)

Beispiel:

Die Größe einer Bakterienkultur kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(t)= 2 1,4 t (t in Jahren seit Beobachtungsbeginn, f(t) in Millionen) beschrieben werden. Wann hat sich die Bakterienkultur um 2 Millionen vergrößert.

Lösung einblenden

Zu Beginn (t=0) ist der Bestand f(0)= 2 1.4 0 =2. Wenn also danach gefragt wird, wann der Bestand um 2 größer geworden ist, suchen wir den Zeitpunkt wann der Bestand f(t)=4, weil ja 4 - 2 = 2 .

Gesucht wird das t mit f(t) = 4, also 2 1.4 t = 4.

2 1.4 t = 4 |:2
1.4 t = 2 |lg(⋅)
lg( 1.4 t ) = lg( 2 )
t · lg( 1.4 ) = lg( 2 ) |: lg( 1.4 )
t = lg( 2 ) lg( 1.4 )
t = 2,06

Zum Zeitpunkt t ≈ 2,06 Jahre ist der Bestand 4 Millionen, also um 2 Millionen größer als zu Beginn..