Gleiche Basis: Exponenten vergleichen
Lassen sich beide Seiten als Potenz derselben Basis schreiben, müssen die Exponenten gleich sein — jeder Wert von \(b^x\) wird nur bei genau einem \(x\) erreicht.
- Idee:\(b^{u}=b^{v}\;\Rightarrow\;u=v\) für \(b>0\), \(b\ne1\).
- Beispiel 1:\(3^{x+1}=81=3^4\;\Rightarrow\;x+1=4\;\Rightarrow\;x=3\).
- Beispiel 2:\(4^x=\tfrac1{16}=4^{-2}\;\Rightarrow\;x=-2\) — negative Exponenten aus Kapitel 3.
- Probe:\(3^{3+1}=3^4=81\) ✓ · \(4^{-2}=\tfrac1{4^2}=\tfrac1{16}\) ✓
- Grenze:\(3^x=20\) — \(20\) ist keine Potenz von \(3\). Dann hilft nur der Logarithmus.
Allgemein: mit dem Logarithmus
Aus 4.3.1: \(b^x=y\) hat die Lösung \(x=\log_b(y)\). Steht vor der Potenz ein Faktor \(a\), wird er zuerst abgespalten.
Herleitung:
- Antwort:Nach 12 Jahren sind erstmals mehr als 400 € auf dem Konto — Zinsen gibt es nur einmal im Jahr, also aufrunden.
- Reihenfolge:erst durch \(a\) teilen, dann logarithmieren — der Logarithmus gehört zur reinen Potenz \(b^x\).
- Lösbar?nur wenn \(\tfrac ca>0\): \(3\cdot2^x=-6\) führt auf \(2^x=-2\) — keine Lösung, denn \(b^x\) ist immer positiv.
- fx-CG50:im Menü Run-Matrix F4 (MATH), F2 (logab), Basis \(1.04\), ►, \(1.6\), EXE → \(11.98355643\).
Exponentialgleichung: \(a\cdot b^x=c\;\Rightarrow\;x=\log_b\!\left(\frac{c}{a}\right)\)
Wähle oben eine Gleichung und bringe die Schrittkarten in die richtige Reihenfolge: ziehen — oder mit der Leertaste aufnehmen, mit den Pfeiltasten verschieben, mit der Leertaste ablegen. Dann „Prüfen“.
Oben steht der erste Schritt, unten der letzte.
Halte fest: Erst die Potenz allein stellen (Vorfaktor abspalten), dann Exponenten vergleichen oder logarithmieren — zum Schluss Probe und Antwort.
Allgemeine Hinweise
Vorfaktor nicht in die Basis ziehen
\(250\cdot1{,}04^x\) ist nicht \(260^x\). Die Potenz wird zuerst berechnet, deshalb erst durch \(250\) teilen.
Negative Seite: keine Lösung
\(b^x\) ist für jedes \(x\) positiv. Führt die Umformung auf \(b^x=0\) oder \(b^x<0\), hat die Gleichung keine Lösung.
Probe und passend runden
Das Ergebnis in die Ausgangsgleichung einsetzen. Im Sachkontext sinnvoll runden — bei jährlicher Verzinsung auf ganze Jahre auf.
