aËŁ auf eËŁ zurĂŒckfĂŒhren
Welcher Term stimmt mit 2ËŁ ĂŒberein?
ErklĂ€rung: 2 = e^(ln 2), also 2ËŁ = (e^(ln 2))ËŁ = e^(x · ln 2). Bei e^(2x) steht die 2 fĂ€lschlich als Faktor im Exponenten (fĂŒr x = 1 wĂ€re das eÂČ â 7,39 statt 2), und 2 · eËŁ ist ein Vielfaches, keine Potenz mit Basis 2.
Es gilt 4ËŁ = e^(4x).
ErklĂ€rung: FĂŒr x = 1 wĂ€re 4Âč = 4, aber e⎠â 54,6. Richtig ist 4ËŁ = e^(x · ln 4) = e^(1,386x). Der Exponent ist ln 4, nicht 4.
Es gilt 3ˣ = e^(k·x). Berechne k auf 0,01 genau.
ErklĂ€rung: k = ln 3 â 1,0986 â 1,10. Probe: e^1,0986 = 3.
Schreibe f(x) = 5ˣ als e^(k·x). Bei x = 0 hat e^(k·x) die Tangentensteigung k. Wie steil ist der Graph von f im Punkt P(0 | 1) (auf 0,01 genau)?
ErklĂ€rung: 5ËŁ = e^(x · ln 5), also k = ln 5 â 1,61. Der Graph ist im Punkt (0 | 1) mit der Steigung 1,61 steiler als eËŁ (Steigung 1).
Es gilt (1/2)ˣ = e^(k·x). Welchen Wert hat k?
ErklĂ€rung: k = ln(1/2) = âln 2 â â0,69. Die Basis ist kleiner als 1, der Graph fĂ€llt, also ist k negativ. ââ0,5â nimmt den Wert der Basis statt ihres Logarithmus.
FĂŒr a = 0,8 ist k = ln a negativ.
ErklĂ€rung: Ein Wert zwischen 0 und 1 hat einen negativen Logarithmus: ln 0,8 â â0,22. Der Bestand nimmt ab, k ist negativ.
Berechne k = ln 0,5 auf 0,01 genau.
ErklĂ€rung: ln 0,5 = âln 2 â â0,69.
Ein Medikament wird nach N(t) = 100 · 0,8^t abgebaut (t in Stunden). Schreibe N(t) = 100 · e^(k·t) und gib k auf 0,01 genau an.
ErklĂ€rung: k = ln 0,8 â â0,2231 â â0,22. Negatives k: Abklingen. Pro Stunde bleiben 80 % ĂŒbrig (e^(â0,2231) = 0,8).
Ein Stoff hat die Halbwertszeit 5 Tage. Er zerfĂ€llt nach N(t) = Nâ · e^(k·t). Welches k passt?
ErklĂ€rung: Nach T = 5 Tagen ist der Bestand halb: e^(5k) = 1/2 â 5k = âln 2 â k = âln 2 / 5. ââ0,2â setzt k = â1/T, ââ7,21â kehrt den Bruch um.
Der Graph zeigt einen Bestand N(t) mit Startwert 80 (t in Tagen). Bei welchem t schneidet er die gestrichelte Höhe 40, die HÀlfte des Startwerts?
ErklĂ€rung: Die gestrichelte Höhe 40 ist die HĂ€lfte von N(0) = 80. Der Graph erreicht sie bei t = 3, also ist die Halbwertszeit 3 Tage. Nach 6 Tagen sind nur noch 20 ĂŒbrig.
Nach zwei Halbwertszeiten ist der Stoff vollstÀndig zerfallen.
ErklÀrung: Nach jeder Halbwertszeit bleibt die HÀlfte des Restbestands: nach T noch 50 %, nach 2T noch 25 %, nach 3T noch 12,5 %. Ganz null wird der Bestand nie.
Ein Stoff hat die Halbwertszeit 10 Tage. Berechne k in N(t) = Nâ · e^(k·t) auf 0,001 genau.
ErklĂ€rung: e^(10k) = 1/2 â k = âln 2 / 10 â â0,0693 â â0,069.
CĂ€sium-137 hat die Halbwertszeit 30 Jahre. Wie viel Prozent der ursprĂŒnglichen Menge sind nach 90 Jahren noch da?
ErklĂ€rung: 90 Jahre sind drei Halbwertszeiten: 100 % â 50 % â 25 % â 12,5 %. Mit k = âln 2 / 30 gilt ebenso e^(k · 90) = e^(â3 ln 2) = 1/8.
Von einem Stoff sind zu Beginn 80 mg vorhanden, seine Halbwertszeit betrĂ€gt 3 Tage. Stelle N(t) = 80 · e^(k·t) auf (t in Tagen), bestimme k, berechne N(10) und gib an, wann nur noch 10 mg ĂŒbrig sind. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.
ErklĂ€rung: Aus der Halbwertszeit folgt e^(3k) = 1/2 und damit k = âln 2 / 3. N(10) = 80 · 2^(â10/3) â 7,94 mg. FĂŒr 10 mg = 80/8 brauchen wir drei Halbwertszeiten, also 9 Tage.
Ein Bestand wÀchst jÀhrlich um 5 %. Welcher Term beschreibt ihn als e-Funktion (t in Jahren)?
ErklĂ€rung: Der Faktor pro Jahr ist 1,05, also Nâ · 1,05^t = Nâ · e^(t · ln 1,05) mit k = ln 1,05 â 0,0488. â0,05â setzt die Wachstumsrate 5 % gleich k, â1,05â den Faktor gleich k.
Ein Bestand wÀchst nach N(t) = N⠷ e^(0,03 t). Er wÀchst dann pro Zeiteinheit um etwas mehr als 3 %.
ErklĂ€rung: Der Faktor pro Zeiteinheit ist e^0,03 â 1,0305, also 3,05 % Wachstum, nicht genau 3 %. Erst fĂŒr kleine k stimmen k und Prozentsatz nĂ€herungsweise ĂŒberein.
Es gilt 1,05^t = e^(k·t). Berechne k auf drei Nachkommastellen genau.
ErklĂ€rung: k = ln 1,05 â 0,0488 â 0,049.
Ein Bestand wÀchst nach N(t) = 500 · e^(0,04t) (t in Jahren). Um wie viel Prozent wÀchst er pro Jahr (auf 0,01 Prozent genau)?
ErklĂ€rung: Wachstumsfaktor pro Jahr: e^0,04 â 1,0408, also +4,08 %. Das ist etwas mehr als die 4 % in k = 0,04.