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Nullstellen von Exponentialfunktionen bestimmen

Übersicht

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Basiswissen


f(x) = 10^x-100 hat genau eine Nullstelle bei x=2. Typische Verfahren zum Lösen sind Umstellen, Exponentenvergleich und planvolles Probieren. Diese Verfahren sind hier kurz vorgestellt.



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Violetter Funktionsgraph☛


Zuerst: null setzen


Der erste Schritt ist immer, dass man die gegebene Gleichung gleich null setzt. Eine gleichung auf null setzen heißt, dass man statt f(x) oder statt y die Zahl 0 schreibt. Nach dem Nullsetzen spricht man dann nicht mehr von einer Exponentialfunktion sondern von einer Exponentialgleichung. Die Aufgabe dann ist es also, eine Exponentialgleichung zu lösen.

Kurzer Überblick



Probieren


  • Für x einfache Zahlen wie -3; -2; -1; 0; 1; 2 oder 3 einsetzen.
  • Kommt für den Funktionsterm dann Null heraus, ist der x-Wert eine NS.

Umstellen


  • f(x)=0 setzen, dann nach x umstellen. Am Ende muss man Logarithmieren.
  • Beispiel: f(x) = 10^x - 30
  • Nullsetzen: 0 = 10^x - 30
  • Umstellen: 10^x = 30
  • Logarithmieren: log 30 zur Basis 4 = x
  • Taschenrechner oder Tabelle: x ist etwa 1,48.

Exponentenvergleich


  • Man setzt f(x)=0 und löst dann NICHT nach x auf.
  • Man probiert links und rechts Potenzen mit gleicher Basis zu kriegen.
  • Wenn die Basen gleich sind, dann müssen auch die Exponenten gleich sein.
  • Man kann dann also direkt die Exponenten gleichsetzen und nach x auflösen.
  • Beispiel: f(x) = e^(2x+1)-e³
  • Nullsetzen: 0 = e^(2x+1)-e³
  • Umstellen: e³ = e^(2x+1)
  • Exponenten gleichsetzen:
  • 3 = 2x+1, nach x auflösen:
  • x = 1 ⭢ das ist die NS.

Tipps


  • Hoch Null gibt immer 1 (außer 0^0, das ist nicht definiert).
  • hoch minus ist wie der Kehrwert von etwas hochgerechnet:
  • Beispiel: 2^(-3) ist wie (1/2)^3 und das gäbe 1/8.
  • Bei Produkten an "Nullfaktor" denken:
  • (x+3)(2^x-16) ⭢ Man kann die zwei Klammern einzeln auf NS untersuchen.
  • In dem Beispiel wären die NS bei -3 (linke Klammer) und 4 (rechte Klammer).

Aufgaben dazu


Einige Übungsaufgaben mit Lösungen sind hier als Quickcheck zusammengestellt. Siehe dazu unter => qck