Version 130.19 von Kim Fujan am 2025/05/20 09:50

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1 {{seiteninhalt/}}
2
3 [[Kompetenzen.K5]] Ich kann Logarithmus nutzen, um eine Exponentialgleichung zu lösen
4 [[Kompetenzen.K5]] Ich kann eine geeignete Strategie wählen, um eine gegebene Exponentialgleichung zu lösen
5 [[Kompetenzen.K1]] Ich kann die Wahl einer Lösungsstrategie für eine Exponentialgleichung begründen
6 [[Kompetenzen.K5]] Ich kann Exponentialgleichungen algebraisch lösen
7 [[Kompetenzen.K4]] [[Kompetenzen.K6]] Ich kann die Lösungen einer Exponentialgleichung als Nullstelle interpretieren
8 [[Kompetenzen.K4]] [[Kompetenzen.K6]] Ich kann die Lösungen einer Exponentialgleichung als Schnittstelle zweier Funktionen interpretieren
9
10 {{lehrende}}
11 Aufgaben:
12 – Logarithmus: graphisches Ermitteln vs. Operator
13 Lösen von Exponentialgleichungen:
14 – Vokabelheft für Umkehroperationen
15 – Umkehrung der Rechenoperationen (Logarithmieren!) zzgl. Grundrechenarten
16 – Faktorisierung durch Ausklammern und Satz vom Nullprodukt zzgl. Grundrechenarten
17 – Substitution (abc-Formel, pq-Formel, Typ I) zzgl. Grundrechenarten
18 - Näherungslösungen
19
20 Gleichungen:
21 {{formula}}x\pm y = e \Rightarrow y = e \mp x{{/formula}}
22 {{formula}}x*y = e \Rightarrow y = e / x{{/formula}}
23 {{formula}}e^y = x \Rightarrow y = \ln(x){{/formula}}
24 {{/lehrende}}
25
26 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen (Logarithmieren)" afb="I" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="15"}}
27 Bestimme die Lösungsmenge der Exponentialgleichung:
28 (% class="abc" %)
29
30 1. {{formula}} e^x=3 {{/formula}}
31 1. {{formula}} 2e^x-4=8 {{/formula}}
32 1. {{formula}} 2e^{-0.5x}=6{{/formula}}
33 1. {{formula}} e^x=-5 {{/formula}}
34 1. {{formula}} 4\cdot 5^x=100 {{/formula}}
35 {{/aufgabe}}
36
37 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen (Satz vom Nullprodukt)" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA" zeit="12"}}
38 Bestimme die Lösungsmenge der Gleichung:
39 (% class="abc" %)
40 1. {{formula}} 2x-x^{2}=0 {{/formula}}
41 1. {{formula}} 2e^x-e^{2x}=0 {{/formula}}
42 1. {{formula}} \frac{1}{3}e^x=e^{2x} {{/formula}}
43 1. {{formula}} 3e^{-x}=2e^{2x} {{/formula}}
44 1. {{formula}} 2x^e=x^{2e} {{/formula}}
45
46 {{/aufgabe}}
47
48 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen (Substitution)" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA" zeit="12"}}
49 Bestimme die Lösungsmenge der Gleichung:
50 (% class="abc" %)
51 1. {{formula}} -x^{2}+2x-3=0 {{/formula}}
52 1. {{formula}} -e^{2x}+2e^x-3=0 {{/formula}}
53 1. {{formula}} e^x+2e^{\frac{1}{2}x}-3=0 {{/formula}}
54 1. {{formula}} e^x-2-\frac{15}{e^x}}=0 {{/formula}}
55 1. {{formula}} 2e^{4x}=e^{2x}+3 {{/formula}}
56 {{/aufgabe}}
57
58 {{aufgabe id="Logarithmen auswerten" afb="II" kompetenzen="K4,K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="10"}}
59 Ordne (ohne WTR!) die Terme ihren Werten gemäß den Kästchen über dem Zahlenstrahl zu. Trage dafür die jeweiligen Buchstaben in die Kästchen ein.
60
61 [[image:Logarithmus_neu.svg||width="600px"]]
62
63 (% class="abc" %)
64 1. {{formula}} \log_{10}(0.1) {{/formula}}
65 1. {{formula}} \log_{100}(0.1) {{/formula}}
66 1. {{formula}} \log_{0.1}(0.1) {{/formula}}
67 1. {{formula}} \log_{10}(1000) {{/formula}}
68 1. {{formula}} \log_{10}(50) {{/formula}}
69 1. {{formula}} \log_{0.1}(1000) {{/formula}}
70 1. {{formula}} \log_{10}(1) {{/formula}}
71 1. {{formula}} \log_{100}(10) {{/formula}}
72 1. {{formula}} \log_{10}(10) {{/formula}}
73 {{/aufgabe}}
74
75 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen lösen (graphisch versus rechnerisch)" afb="II" kompetenzen="K4,K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="5"}}
76 (% class="abc" %)
77 Ermittle die Lösung der Gleichung {{formula}} e^x = 5 {{/formula}} graphisch und rechnerisch.
78 {{/aufgabe}}
79
80 {{aufgabe id="Gleichungen aufstellen I" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe, Martina Wagner" cc="BY-SA" zeit="5"}}
81 Nenne jeweils eine passende Gleichung:
82
83 Die Gleichung kann ich nach x auflösen, indem ich …
84 (% class="abc" %)
85 1. … die Terme auf beiden Seiten durch 5 dividiere und damit die Lösung {{formula}} x = \frac{2}{5} {{/formula}} erhalte.
86 1. … von beiden Termen die 5-te Wurzel ziehe und damit die Lösung {{formula}} x = \sqrt[5]{2} {{/formula}} erhalte.
87 1. … die Terme auf beiden Seiten zur Basis 5 logarithmiere und damit die Lösung {{formula}} x = \log_5(2) {{/formula}} erhalte.
88 {{/aufgabe}}
89
90 {{aufgabe id="Gleichungen aufstellen II" afb="I" kompetenzen="K2,K5" quelle="Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="10"}}
91 Nenne möglichst viele (wahre) Gleichungen der folgenden Formen, wobei {{formula}} a, b, c \in \{2; 3; 4; \ldots; 16\} {{/formula}} gelten soll:
92 {{formula}} c = a^b\:; \qquad c = \sqrt[a]{b}\:; \qquad c = \log_a(b)\:; \qquad c = a\cdot b\:. {{/formula}}
93 {{/aufgabe}}
94
95 {{aufgabe id="Darstellungen zuordnen" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="6"}}
96 Ordne zu:
97 (% class="border slim" %)
98 |Implizite Gleichungen|Explizite Gleichungen|Wertetabellen|Schaubilder
99 |{{formula}} x^{-3} = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = \sqrt[3]{8} {{/formula}}|(((
100 |x|0|1|2|3
101 |y|1|2|4|8
102 )))|[[image:2^xund8.svg||width="200px"]]
103 |{{formula}} 2^x = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = -\log_{2}(8) {{/formula}} |(((
104 |x|0|1|2|3
105 |y|0|1|8|27
106 )))|[[image:2^-xund8.svg||width="200px"]]
107 |{{formula}} 2^{-x} = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = \log_{2}(8) {{/formula}} |(((
108 |x|0|1|2|3
109 |y|1|{{formula}}\frac{1}{2}{{/formula}}|{{formula}}\frac{1}{4}{{/formula}}|{{formula}}\frac{1}{8}{{/formula}}
110 )))|[[image:x^3und8.svg||width="200px"]]
111 |{{formula}} 2^x = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = x = \frac{1}{\sqrt[3]{8}} {{/formula}} |(((
112 |x|0|1|2|3
113 |y|n.d.|1|{{formula}}\frac{1}{8}{{/formula}}|{{formula}}\frac{1}{27}{{/formula}}
114 )))|[[image:x^-3und8.svg||width="200px"]]
115 {{/aufgabe}}
116
117
118
119 {{aufgabe id="Gleichungen gemeinsamer Form" afb="I" kompetenzen="K5" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA" zeit="6"}}
120 Die Gleichungen sehen auf den ersten Blick unterschiedlich aus, weisen aber ähnliche Strukturen auf und können alle mithilfe der Substitution gelöst werden. Selbstverständlich gibt es für manche Teilaufgaben auch andere Lösungswege ohne Substitution.
121 (%class="abc"%)
122 1. (((
123 (%class="border slim"%)
124 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-4x^{-1}+3=0{{/formula}}
125
126 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
127 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-4x^e+3=0{{/formula}}
128
129 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
130 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-4e^x+3=0{{/formula}}
131
132 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
133
134 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-4u+3=0{{/formula}}
135 (((
136 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
137 |
138
139
140 )))
141
142 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
143 |(%align="center"%)(((⬋
144 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
145 (((
146 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
147 |
148
149
150 )))
151 )))|(%align="center"%)(((🠗
152 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
153 (((
154 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
155 |
156
157
158 )))
159 )))|(%align="center"%)(((⬊
160 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
161 (((
162 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
163 |
164
165
166 )))
167 )))
168 )))
169 1. (((
170 (%class="border slim"%)
171 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-3x^{-1}=0{{/formula}}
172
173 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
174 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-3x^e=0{{/formula}}
175
176 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
177 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-3e^x=0{{/formula}}
178
179 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
180
181 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-3u=0{{/formula}}
182 (((
183 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
184 |
185
186
187 )))
188
189 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
190 |(%align="center"%)(((⬋
191 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
192 (((
193 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
194 |
195
196
197 )))
198 )))|(%align="center"%)(((🠗
199 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
200 (((
201 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
202 |
203
204
205 )))
206 )))|(%align="center"%)(((⬊
207 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
208 (((
209 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
210 |
211
212
213 )))
214 )))
215 )))
216 1. (((
217 (%class="border slim"%)
218 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-2x^{-1}+3=0{{/formula}}
219
220 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
221 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-2x^e+3=0{{/formula}}
222
223 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
224 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-2e^x+3=0{{/formula}}
225
226 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
227
228 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-2u+3=0{{/formula}}
229 (((
230 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
231 |
232
233
234 )))
235
236 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
237 |(%align="center"%)(((⬋
238 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
239 (((
240 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
241 |
242
243
244 )))
245 )))|(%align="center"%)(((🠗
246 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
247 (((
248 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
249 |
250
251
252 )))
253 )))|(%align="center"%)(((⬊
254 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
255 (((
256 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
257 |
258
259
260 )))
261 )))
262 )))
263 {{/aufgabe}}
264
265 {{aufgabe id="Gleichungstypen einstudieren" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe, Martina Wagner" cc="BY-SA" zeit="20"}}
266 Bestimme die Lösung der folgenden Gleichungen:
267
268 (% class="border slim " %)
269 |Typ 1 (Umkehroperationen)|Typ 2 (Ausklammern)|Typ 3 (Substitution)
270 |{{formula}}x^2 = 2{{/formula}}|{{formula}}x^2-2x = 0{{/formula}}|{{formula}}x^4-40x^2+144 = 0{{/formula}}
271 |{{formula}}x^4 = e{{/formula}}|{{formula}}2x^e = x^{2e}{{/formula}}|{{formula}}x^{2e}+x^e+1 = 0{{/formula}}
272 |{{formula}}e^x = e{{/formula}}|{{formula}}2e^x = e^{2x}{{/formula}}|{{formula}}10^{6x}-2\cdot 10^{3x}+1 = 0{{/formula}}
273 |{{formula}}3e^x = \frac{1}{2}e^{-x}{{/formula}}|{{formula}}x\cdot 3^x+4\cdot 3^x = 0{{/formula}}|{{formula}}3e^x-1 = \frac{1}{3}e^{-x}{{/formula}}
274 {{/aufgabe}}
275
276
277
278 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen" afb="I" kompetenzen="K5" quelle="Niklas Wunder" cc="BY-SA" zeit="5"}}
279 Bestimme die Lösungsmenge der folgenden Exponentialgleichungen
280 (% class="abc" %)
281 1. {{formula}} 3^{x+1}=81 {{/formula}}
282 1. {{formula}} 5^{2x}=25^{2x+2} {{/formula}}
283 1. {{formula}} 10^{x}=500{{/formula}}
284 1. {{formula}} 2^{x+3}=4^{x-1} {{/formula}}
285 {{/aufgabe}}
286
287 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen graphisch" afb="II" kompetenzen="K4,K6" quelle="Niklas Wunder" cc="BY-SA" zeit="5"}}
288 Löse mit Hilfe der nebenstehenden Abbildung folgende Exponentialgleichungen näherungsweise. Hinweis: Ordne die linke und die rechte Seite der jeweiligen Gleichung passend den Funktionsgraphen zu.
289 (% class="abc" %)
290 1. {{formula}} 2^x=(\frac{3}{4})^x+2 {{/formula}}
291 1. {{formula}} 7-e^{x-3}=(\frac{3}{4})^x+2 {{/formula}}
292 1. {{formula}} 2^x=1{,}5^{x+2}-0{,}5 {{/formula}}
293 1. {{formula}} 7-e^{x-3}=4-\frac{1}{2}\,x {{/formula}}
294
295 [[image:ExpGlei.svg||width="600px"]]
296 {{/aufgabe}}
297
298 {{seitenreflexion/}}