Rechenregeln für Exponential- und Logarithmusfunktionen

Rechenregeln für Exponentialfunktionen
Die folgenden Rechenregeln werden beispielhaft an Hand der e-Funktion formuliert. Sie können aber genau so für jede andere Exponentialfunktion zu einer anderen Basis angewendet werden:[br][list=1][*] [math]e^{ln(x)}=x[/math][/*][*] [math]e^x\cdot e^y=e^{x+y}[/math] [/*][*] [math]a^x\cdot e^x=(a\cdot e)^x[/math] [/*][*] [math]\left(e^x\right)^y=e^{y\cdot x}[/math] [/*][*] [math]\frac{e^x}{e^y}=e^{x-y}[/math] [/*][*] [math]\frac{e^x}{a^x}= \left( \frac e a \right)^x[/math] [/*][*] [math]\frac{1}{e^x}=e^{-x}[/math][/*][*] [math]e^0=1[/math] [/*][*] [math]\displaystyle e^{\frac{x}{y}}=\sqrt[y]{e^x}[/math] [/*][*]Exponentialfunktionen haben nur positive Funktionswerte[br][/*][/list]
Rechenregeln für Logarithmusfunktionen
Die folgenden Rechenregeln werden an Hand des natürlichen Logarithmus formuliert, sie sind aber zu anderen Logarithmen zu einer anderen Basis als die Eulersche Zahl genau so gültig.[br][list=1][*] [math]ln(e^x)=x[/math] [/*][*] [math]ln(x\cdot y)=ln(x)+ln(y)[/math][/*][*] [math]ln(a^b)=b\cdot ln(a)[/math] [/*][*] [math]ln\left(\frac x y\right)= ln(x)-ln(y)[/math][/*][*] [math]ln\left(\frac 1 x\right)= -ln(x)[/math] [/*][*] [math]ln(1)=0[/math] [/*][*] [math]ln(\sqrt[y]{a^x})=ln(a^{\frac{x}{y}})=\frac{x}{y}\cdot ln(a)[/math] insbesondere [math]ln(\sqrt{a})=ln(a^{\frac{1}{2}})=\frac{1}{2}\cdot ln(a)[/math] [/*][*]Eine Logarithmusfunktion [math]ln(x)[/math] oder [math]log_a(x)[/math] ist nur für [math]x>0[/math] definiert.[br][/*][/list]
Basiswechel
Mit Hilfe der oben genannten Regeln kann man folgende Gleichungen für den Basiswechel von Exponentialfunktionen undLogarithmusfunktionen beweisen:[br][br][list][*][math]\text{\Large $\displaystyle a^x=b^{log_b(a)\cdot x}$}[/math] insbesondere: [math]\text{\LARGE $\boxed{\displaystyle a^x=e^{ln(a)\cdot x}}$}[/math] [/*][/list][list][*] [math]\text{\Large $\displaystyle log_a(x) =\frac{log_b(x)}{log_b(a)}$} [/math] insbesondere: [math]\text{\LARGE $\boxed{\displaystyle log_a(x)=\frac{ln(x)}{ln(a)}}$}[/math][br][/*][/list]
Übung für Basiswechel
Im folgenden Applet kann der Basiswechel von einer Exponentialfunktion [math]a^x[/math] zu einer beliebigen Basis [math]a[/math] auf eine e-Funktion geübt werden:
Lösen von Exponentialgleichungen
In den meisten Studiengängen sind keine Taschenrechner mit Computeralgebrasystem erlaubt. Im folgenden gibt es daher einige Beispiele, wie man Exponentialgleichungen mit einem "normalen" sogenannten wissenschaftlichen Taschenrechner löst. Fast jeder Taschenrechner kann eine Potenz berechnen, und auch den natürlichen Logarithmus:[br][br]Um die Lösungen der folgenden Aufgaben zu sehen, geben Sie in die Lösungsfelder ein beliebiges Zeichen ein und drücken dann auf "Antwort überprüfen". Aber rechnen Sie lieber erst mal selbst.
Lösen Sie folgende Gleichung nach x auf:
[math]150=3\cdot10^x[/math][br][br]
Lösen Sie folgene Gleichung nach x auf:
[math]4\cdot 5^{x^2 +3\,x}+16=36[/math]
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