Version 131.3 von Kim Fujan am 2025/05/20 10:15

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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 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
123 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-4x^e+3=0{{/formula}}
124
125 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
126 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-4x^{-1}+3=0{{/formula}}
127
128 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
129
130 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-4u+3=0{{/formula}}
131 (((
132 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
133 |
134
135
136 )))
137
138 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
139 |(%align="center"%)(((⬋
140 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
141 (((
142 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
143 |
144
145
146 )))
147 )))|(%align="center"%)(((🠗
148 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
149 (((
150 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
151 |
152
153
154 )))
155 )))|(%align="center"%)(((⬊
156 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
157 (((
158 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
159 |
160
161
162 )))
163 )))
164 )))
165 1. (((
166 (%class="border slim"%)
167 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-3x^{-1}=0{{/formula}}
168
169 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
170 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-3x^e=0{{/formula}}
171
172 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
173 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-3e^x=0{{/formula}}
174
175 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
176
177 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-3u=0{{/formula}}
178 (((
179 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
180 |
181
182
183 )))
184
185 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
186 |(%align="center"%)(((⬋
187 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
188 (((
189 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
190 |
191
192
193 )))
194 )))|(%align="center"%)(((🠗
195 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
196 (((
197 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
198 |
199
200
201 )))
202 )))|(%align="center"%)(((⬊
203 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
204 (((
205 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
206 |
207
208
209 )))
210 )))
211 )))
212 1. (((
213 (%class="border slim"%)
214 |(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{-2}-2x^{-1}+3=0{{/formula}}
215
216 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
217 ⬊|(%align="center" width="160"%){{formula}}x^{2e}-2x^e+3=0{{/formula}}
218
219 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
220 🠗|(%align="center" width="160"%){{formula}}e^{2x}-2e^x+3=0{{/formula}}
221
222 {{formula}}u:=\_\_\_{{/formula}}
223
224 ||(%align="center"%){{formula}}u^2-2u+3=0{{/formula}}
225 (((
226 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
227 |
228
229
230 )))
231
232 {{formula}}u_1=\_\_\_\quad;\quad u_2=\_\_\_{{/formula}}|
233 |(%align="center"%)(((⬋
234 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
235 (((
236 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
237 |
238
239
240 )))
241 )))|(%align="center"%)(((🠗
242 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
243 (((
244 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
245 |
246
247
248 )))
249 )))|(%align="center"%)(((⬊
250 {{formula}}\_\_\_:=u{{/formula}}
251 (((
252 (%class="border slim" style="width: 100%; margin-bottom: 0px"%)
253 |
254
255
256 )))
257 )))
258 )))
259 {{/aufgabe}}
260
261 {{aufgabe id="Gleichungstypen einstudieren" afb="III" kompetenzen="K5" quelle="Elke Hallmann, Martin Rathgeb, Dirk Tebbe, Martina Wagner" cc="BY-SA" zeit="20"}}
262 Bestimme die Lösung der folgenden Gleichungen:
263
264 (% class="border slim " %)
265 |Typ 1 (Umkehroperationen)|Typ 2 (Ausklammern)|Typ 3 (Substitution)
266 |{{formula}}x^2 = 2{{/formula}}|{{formula}}x^2-2x = 0{{/formula}}|{{formula}}x^4-40x^2+144 = 0{{/formula}}
267 |{{formula}}x^4 = e{{/formula}}|{{formula}}2x^e = x^{2e}{{/formula}}|{{formula}}x^{2e}+x^e+1 = 0{{/formula}}
268 |{{formula}}e^x = e{{/formula}}|{{formula}}2e^x = e^{2x}{{/formula}}|{{formula}}10^{6x}-2\cdot 10^{3x}+1 = 0{{/formula}}
269 |{{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}}
270 {{/aufgabe}}
271
272
273
274
275
276 {{aufgabe id="Gleichungen aufstellen II" afb="III" kompetenzen="K2,K5" quelle="Martin Rathgeb, Dirk Tebbe" cc="BY-SA" zeit="10"}}
277 Nenne möglichst viele (wahre) Gleichungen der folgenden Formen, wobei {{formula}} a, b, c \in \{2; 3; 4; \ldots; 16\} {{/formula}} gelten soll:
278 {{formula}} c = a^b\:; \qquad c = \sqrt[a]{b}\:; \qquad c = \log_a(b)\:; \qquad c = a\cdot b\:. {{/formula}}
279 {{/aufgabe}}
280
281 {{seitenreflexion/}}