Version 130.22 von Kim Fujan am 2025/05/20 10:01

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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
91 {{aufgabe id="Darstellungen zuordnen" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="6"}}
92 Ordne zu:
93 (% class="border slim" %)
94 |Implizite Gleichungen|Explizite Gleichungen|Wertetabellen|Schaubilder
95 |{{formula}} x^{-3} = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = \sqrt[3]{8} {{/formula}}|(((
96 |x|0|1|2|3
97 |y|1|2|4|8
98 )))|[[image:2^xund8.svg||width="200px"]]
99 |{{formula}} 2^x = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = -\log_{2}(8) {{/formula}} |(((
100 |x|0|1|2|3
101 |y|0|1|8|27
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|1|{{formula}}\frac{1}{2}{{/formula}}|{{formula}}\frac{1}{4}{{/formula}}|{{formula}}\frac{1}{8}{{/formula}}
106 )))|[[image:x^3und8.svg||width="200px"]]
107 |{{formula}} 2^x = 8 {{/formula}}|{{formula}} x = x = \frac{1}{\sqrt[3]{8}} {{/formula}} |(((
108 |x|0|1|2|3
109 |y|n.d.|1|{{formula}}\frac{1}{8}{{/formula}}|{{formula}}\frac{1}{27}{{/formula}}
110 )))|[[image:x^-3und8.svg||width="200px"]]
111 {{/aufgabe}}
112
113
114
115 {{aufgabe id="Gleichungen gemeinsamer Form" afb="III" kompetenzen="K5" quelle="Martin Rathgeb" cc="BY-SA" zeit="6"}}
116 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.
117 (%class="abc"%)
118 1. (((
119 (%class="border slim"%)
120 |(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-4e^x+3=0{{/formula}}
121
122
123 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
124 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-4x^e+3=0{{/formula}}
125
126 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
127 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-4x^{-1}+3=0{{/formula}}
128
129 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
130
131 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-4u+3=0{{/formula}}
132 (((
133 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
134 |
135
136
137 )))
138
139 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
140 |(%align="center"%)(((⬋
141 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
142 (((
143 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
144 |
145
146
147 )))
148 )))|(%align="center"%)(((🠗
149 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
150 (((
151 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
152 |
153
154
155 )))
156 )))|(%align="center"%)(((⬊
157 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
158 (((
159 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
160 |
161
162
163 )))
164 )))
165 )))
166 1. (((
167 (%class="border slim"%)
168 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-3x^{-1}=0{{/formula}}
169
170 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
171 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-3x^e=0{{/formula}}
172
173 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
174 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-3e^x=0{{/formula}}
175
176 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
177
178 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-3u=0{{/formula}}
179 (((
180 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
181 |
182
183
184 )))
185
186 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
187 |(%align="center"%)(((⬋
188 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
189 (((
190 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
191 |
192
193
194 )))
195 )))|(%align="center"%)(((🠗
196 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
197 (((
198 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
199 |
200
201
202 )))
203 )))|(%align="center"%)(((⬊
204 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
205 (((
206 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
207 |
208
209
210 )))
211 )))
212 )))
213 1. (((
214 (%class="border slim"%)
215 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-2x^{-1}+3=0{{/formula}}
216
217 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
218 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-2x^e+3=0{{/formula}}
219
220 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
221 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-2e^x+3=0{{/formula}}
222
223 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
224
225 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-2u+3=0{{/formula}}
226 (((
227 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
228 |
229
230
231 )))
232
233 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
234 |(%align="center"%)(((⬋
235 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
236 (((
237 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
238 |
239
240
241 )))
242 )))|(%align="center"%)(((🠗
243 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
244 (((
245 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
246 |
247
248
249 )))
250 )))|(%align="center"%)(((⬊
251 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
252 (((
253 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
254 |
255
256
257 )))
258 )))
259 )))
260 {{/aufgabe}}
261
262 {{aufgabe id="Gleichungstypen einstudieren" afb="II" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe, Martina Wagner" cc="BY-SA" zeit="20"}}
263 Bestimme die Lösung der folgenden Gleichungen:
264
265 (% class="border slim " %)
266 |Typ 1 (Umkehroperationen)|Typ 2 (Ausklammern)|Typ 3 (Substitution)
267 |{{formula}}x^2 = 2{{/formula}}|{{formula}}x^2-2x = 0{{/formula}}|{{formula}}x^4-40x^2+144 = 0{{/formula}}
268 |{{formula}}x^4 = e{{/formula}}|{{formula}}2x^e = x^{2e}{{/formula}}|{{formula}}x^{2e}+x^e+1 = 0{{/formula}}
269 |{{formula}}e^x = e{{/formula}}|{{formula}}2e^x = e^{2x}{{/formula}}|{{formula}}10^{6x}-2\cdot 10^{3x}+1 = 0{{/formula}}
270 |{{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}}
271 {{/aufgabe}}
272
273
274
275 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen" afb="I" kompetenzen="K5" quelle="Niklas Wunder" cc="BY-SA" zeit="5"}}
276 Bestimme die Lösungsmenge der folgenden Exponentialgleichungen
277 (% class="abc" %)
278 1. {{formula}} 3^{x+1}=81 {{/formula}}
279 1. {{formula}} 5^{2x}=25^{2x+2} {{/formula}}
280 1. {{formula}} 10^{x}=500{{/formula}}
281 1. {{formula}} 2^{x+3}=4^{x-1} {{/formula}}
282 {{/aufgabe}}
283
284 {{aufgabe id="Exponentialgleichungen graphisch" afb="II" kompetenzen="K4,K6" quelle="Niklas Wunder" cc="BY-SA" zeit="5"}}
285 Löse mit Hilfe der nebenstehenden Abbildung folgende Exponentialgleichungen näherungsweise. Hinweis: Ordne die linke und die rechte Seite der jeweiligen Gleichung passend den Funktionsgraphen zu.
286 (% class="abc" %)
287 1. {{formula}} 2^x=(\frac{3}{4})^x+2 {{/formula}}
288 1. {{formula}} 7-e^{x-3}=(\frac{3}{4})^x+2 {{/formula}}
289 1. {{formula}} 2^x=1{,}5^{x+2}-0{,}5 {{/formula}}
290 1. {{formula}} 7-e^{x-3}=4-\frac{1}{2}\,x {{/formula}}
291
292 [[image:ExpGlei.svg||width="600px"]]
293 {{/aufgabe}}
294
295 {{aufgabe id="Gleichungen aufstellen II" afb="III" kompetenzen="K2,K5" quelle="Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="10"}}
296 Nenne möglichst viele (wahre) Gleichungen der folgenden Formen, wobei {{formula}} a, b, c \in \{2; 3; 4; \ldots; 16\} {{/formula}} gelten soll:
297 {{formula}} c = a^b\:; \qquad c = \sqrt[a]{b}\:; \qquad c = \log_a(b)\:; \qquad c = a\cdot b\:. {{/formula}}
298 {{/aufgabe}}
299
300 {{seitenreflexion/}}