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Sachsen-AnhaltSekundarschuleKlasse 9
Mathe
Mathe / Digitales Schulbuch
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Exponentialfunktion zur Basis 2

Definition

Eine Exponentialfunktion ist eine Funktion, deren Variable \(x\) im Exponenten steht.
Die Exponentialfunktion zur Basis 2 hat die Funktionsgleichung \(y=2^{x}\) und den Definitionsbereich \(\mathbb{R}.\)
Die Basis zeigt an, wie steil die Kurve verläuft. Für die Basis 2 gilt, dass sich der Funktionswert mit jedem Schritt verdoppelt.

Eigenschaften

  • Der Funktionsgraph ist steigend.
  • Der Wertebereich umfasst alle positiven reellen Zahlen:
    Für \(x\lt0\) ist \(0\lt 2^x\lt1\)
    Für \(x=0\) ist \(2^x=1\)
    Für \(x>0\) ist \(2^x>1\)
  • Der Graph schneidet die \(y\)-Achse im Punkt \(E(0\mid1).\)
  • Der Graph nähert sich dem negativen Abschnitt der \(x\)-Achse an.
  • Die Funktion hat keine Nullstelle.
  • Wenn \(x\) um 1 wächst, so wird der Funktionswert \(2^x\) mit 2 multipliziert.
Exponentialfunktion Basis 2 Eigenschaften Verdopplung
1
Eine Bakterienkultur hat eine Verdopplungszeit von einer Stunde. Zu Beginn nimmt die Kultur eine Fläche von \(1\,\text{cm}^2\) ein.
a)
Beschreibe das Wachstum der Kultur.
b)
Erstelle eine Wertetabelle. Wie groß ist die von der Kultur bedeckte Fläche nach 8 Stunden?
2
Wie verändert sich jedes Mal der Funktionswert der Funktion mit \(y=2^x\), wenn man \(x\)...
a)
... um 3 vergrößert.
b)
... um 0,5 vergrößert.
c)
... um 2 verkleinert.
d)
...verdoppelt.
e)
...halbiert.
f)
...viertelt.

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1
a)
Die Bakterienkultur wächst exponentiell mit der Funktionsgleichung \(y=2^x.\)
b)
Zeit \(\color{#fff}{x}\) in Stunden Fläche \(\color{#fff}{y}\) in \(\color{#fff}{\,\text{cm}^2}\)
\( 0\) \( 1\)
\( 1\) \( 2\)
\(2 \) \( 4\)
\(3 \) \( 8\)
\(4 \) \( 16\)
\(5 \) \( 32\)
\(6 \) \( 64\)
\(7 \) \( 128\)
\( 8\) \( 256\)
Nach 8 Stunden bedeckt die Bakterienkultur somit bereits \(256\,\text{cm}^2.\)
2
a)
Der Funktionswert wird um das \(2^3\)-fache, also um das 8-fache, vergrößert.
b)
Der Funktionswert wird mit \(2^{0,5}=2^{\frac{1}{2}}=\sqrt{2}\) multipliziert.
c)
Der Funktionswert wird um das \(2^2\)-fache kleiner, also um den Faktor 4. Er wird somit auf ein Viertel des ursprünglichen Werts verringert.
d)
Es gilt \(2^{2x}=(2^x)^2,\) der Funktionswert wird also quadriert.
e)
Wird \(x\) halbiert, so muss der Exponent von \(2^x\) halbiert werden. Der Funktionswert ist dann also \(2^{\frac{1}{2}x}=(2^x)^{\frac{1}{2}}=\sqrt{2^x}.\) Aus dem Funktionswert wird also die Wurzel gezogen.
f)
Wird \(x\) geviertelt, so muss der Exponent von \(2^x\) geviertelt werden. Der Funktionswert ist dann also \(2^{\frac{1}{4}x}=(2^x)^{\frac{1}{4}}=\sqrt[4]{2^x}.\) Aus dem Funktionswert wird also die vierte Wurzel gezogen.

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