Zum Inhalt springen

Lektion 04

Exponentialfunktionen

Wachstum und Zerfall, Wachstumsfaktor, Halbwertszeit
MathePrüfungsrelevantca. 35 Min.Adaptiver Trainer
Prüfung zu diesem Thema planen →

In 30 Sekunden

Linear heisst addieren, exponentiell heisst multiplizieren: Das ist der ganze Unterschied.

2468101214161820100200300400500600700JahreFr.100

Zwei Konten starten mit je 100 Fr.

Nach dieser Lektion

  • Du stellst aus einem Text auf.

  • Du rechnest mit Prozenten, Halbwertszeit und Verdopplungszeit.

  • Du kennst die Eigenschaften der e-Funktion, einer besonderen Exponentialfunktion.

An der Prüfung: Kommt als Kurzaufgabe oder in Kurvendiskussionen mit vor (z. B. Tangenten an ).

Schritt 2

Entdecken

Verschieb die Regler und löse die Aufträge. Achte darauf, was sich im Bild ändert; die Formel zeigt dir, warum.

246810121416182050100150200250300tNt = 14,2

Blau: exponentiell. Gestrichelt: linear mit gleichem Startzuwachs. Orange: . : Zeit, bis sich verdoppelt oder halbiert.

Wachstum: . Verdopplungszeit .

Beispiele

1,05

14,2

114

  • Wachstum: . Verdopplungszeit .

Blau: exponentiell. Gestrichelt: linear mit gleichem Startzuwachs. Orange: . : Zeit, bis sich verdoppelt oder halbiert.

Aufträge

0 von 3 geschafft

  • Finde ein Wachstum mit Verdopplungszeit etwa 10.

    (offen)
  • Finde einen Zerfall mit Halbwertszeit etwa 5.

    (offen)
  • Stelle ein. Was passiert?

    (offen)
Entdecke:

Ändere nur : Die Kurve wird höher, aber bleibt gleich.

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Wachstumsfaktor

ÄnderungFaktor
  • Prozente werden multipliziert, nicht addiert.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

246810121416182050100150200250300a > 1

: Der Bestand wächst.

Merke wächst, schrumpft.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Wachstumsfaktor», Schritt 4

2Halbwertszeit

  • Nach jeder Zeit bleibt die Hälfte übrig. Verdopplungszeit: dasselbe mit dem Doppelten.
  • Faktor pro Zeiteinheit: , also .
  • Umgekehrt: Zu einem Faktor findest du durch Probieren, bis .
24681012141620406080100120

Zerfall ab dem Anfangswert .

MerkePro halbiert sich der Bestand.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Halbwertszeit», Schritt 4

3Die e-Funktion

  • ist eine feste Zahl, wie .
  • wächst wie mit .
  • ist an der y-Achse gespiegelt: Zerfall statt Wachstum.
−3−2−1123−112345678eˣ

: Der Graph von .

Merke ist Wachstum mit dem Faktor pro Zeiteinheit.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Die e-Funktion», Schritt 4

4Exponent gesucht

ProbierenErgebnis
  • Probieren: einsetzen, bis der Zielwert überschritten ist.
  • Ablesen: Wo schneidet der Graph die Waagrechte ?
−112345−112345

: Wo trifft der Graph die Höhe ?

MerkeExponent gesucht: probieren und am Graphen ablesen.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Exponent gesucht», Schritt 4

5Begrenztes Wachstum

StartVerlauf
  • ist die Grenze (Sättigungsgrenze), der sich der Bestand nähert.
  • Exponentiell schrumpft der Abstand zur Grenze: pro Zeitschritt mal .
  • Zuerst ändert sich viel, nahe bei kaum noch etwas.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

24681012102030405060708090100SN₀

Start bei , die Grenze ist gestrichelt.

MerkeNicht der Bestand, sondern der Abstand zu wird mit multipliziert.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Begrenztes Wachstum», Schritt 4

Im Alltag

Wo dir das ausserhalb der Schule begegnet.

Sparkonto

246810200400600800100012001400JahreFr.1000

Start: Franken.

Auf dem Sparkonto liegen CHF 1000 zu Zins. Der Zins wird jedes Jahr mitverzinst: Nach 10 Jahren sind es Franken.

Kredit

12345678500100015002000250030003500400045005000JahreFr.2000

Schuld am Anfang: Franken.

Ein Kredit über CHF 2000 kostet Zins pro Jahr. Ohne Rückzahlung wächst die Schuld mit und verdoppelt sich in gut 6 Jahren: .

Bakterien

0,20,40,60,811,21,41,61,822,21000200030004000500060007000h100

Start: Bakterien.

Unter guten Bedingungen verdoppeln sich manche Bakterien alle 20 Minuten. In 2 Stunden sind das 6 Verdopplungen: Aus 100 werden .

Tee kühlt ab

510152025303540102030405060708090100min°CZimmer 20 °C90 °C

Tee °C, Zimmer °C: °C Unterschied.

Nimm an, der Unterschied zur Zimmertemperatur halbiert sich alle 10 Minuten. Von °C bleiben bei °C im Zimmer nach 20 Minuten °C.

Schritt 4

Musterbeispiele

Zu jeder Karte aus «Verstehen» ein Beispiel. Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Eine Stadt hat 40 000 Einwohner und wächst um 1,8 % pro Jahr. Wann sind es 50 000?

2468101214161820354045505560JahreEinwohner in 100040Ziel 50

Start: 40 000. Ziel: 50 000.

Tippe oder wische auf der Grafik für den nächsten Schritt.

  1. 1

    Modell

    Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?

  2. 2

    Gleichung

    …

  3. 3

    Probieren

    …

  4. 4

    Ablesen

    …

Typische Fehler

  • ✗

    Prozent addieren statt multiplizieren: Nach 10 Jahren mit 5 % sind es nicht , sondern .

  • ✗

    Bei Abnahme statt verwenden.

  • ✗

    Den Exponenten durch Teilen «befreien» wollen: heisst nicht . Probiere: ist noch zu klein.

Prüfungstipp

Exponent gesucht: probieren (Tabelle mit ) und am Graphen ablesen. Später rechnest du das exakt mit .

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie in der Passerelle. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

Hilfsmittel: An der echten Prüfung erlaubt: eine Formelsammlung und ein einfacher Taschenrechner (Casio FX-82 Solar oder TI-30 ECO RS). Quelle: Schweizerische Maturitätskommission (SMK).

2 Aufgaben auf Prüfungsniveau

  • Bakterienkultur mit Antibiotikum
  • Koffein im Körper

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

Gratis-Konto erstellen

Danach: echte Prüfungen im Prüfungsarchiv.

Schritt 7

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

  • Du stellst aus einem Text auf.

  • Du rechnest mit Prozenten, Halbwertszeit und Verdopplungszeit.

  • Du kennst die Eigenschaften der e-Funktion, einer besonderen Exponentialfunktion.

Dein Stand bei «Exponentialfunktionen»

0 %

0 von 3 Lernzielen eingeschätzt

Tippe bei jedem Lernziel an, wie sicher du dich fühlst. Dann siehst du hier, was du noch tun kannst.

Mit einem Gratis-Konto wird dein Selbstcheck gespeichert und du (oder deine Eltern) siehst den Fortschritt über alle Themen. Gratis anmelden

Schritt 8

Hängst du irgendwo fest?

Du lernst nicht allein. Frag uns direkt: Antwort von Ugi innert 2 Schultagen. Oder stell deine Frage auf die Themenwand der Live-Fragestunde (jeden zweiten Samstag, 10:00 Uhr, auf Zoom).

Zur Community →

Melde dich gratis an, dann kannst du deine Frage direkt hier stellen. Antwort von Ugi innert 2 Schultagen.