Ist ax*e = e^(ax) ohne Näherungsverfahren lösbar?

Jangler13  24.06.2023, 00:27

Soll das links wirklich ein * oder ein hoch sein?

Halbrecht 
Fragesteller
 24.06.2023, 00:39

ganz wirklich ein Mal-Stern

3 Antworten

a x e = e^(a x) |:e^(a x)

a x e e^(–a x) = 1 |:e

a x e^(–a x) = 1/e |*(–1)

(–a x) e^(–a x) = –1/e |W(...)

–a x = –1 |:a

x = 1/a

Man beachte, dass W(–1/e) = –1.

Woher ich das weiß:Hobby – Mathematik (u. Physik)
Von Experte Willy1729 bestätigt

Nicht elementar.

Man kann die Gleichung zu



umformen und die Lambertsche W-Funktion (die analytische Fortsetzung des Produktlogarithmus) anwenden:



Damit ergibt sich schließlich



als Lösung. Beachte, dass die Lösung nicht eindeutig ist, weil die Lambertsche W-Funktion mehrere Zweige hat.

Auch die Berechnung der Lambertschen W-Funktion erfolgt aber natürlich numerisch approximativ (genauso wie die elementarer Funktionen aber auch, etwa des Logarithmus).

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studium Mathematik

Halbrecht 
Fragesteller
 24.06.2023, 01:21

danke ,

dann ist der Wunsch des FS hier , mit Äquivalenzumformungen zum Ziel zu kommen nicht erfüllbar ?

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Willibergi  24.06.2023, 01:23
@Halbrecht

Was verstehst du unter Äquivalenzumformung? Jede Gleichung kann durch Äquivalenzumformungen nach jeder Variable aufgelöst werden, nur eben nicht immer ausschließlich durch elementare Funktionen und unter diese fällt die Lambertsche W-Funktion typischerweise nicht. Welche Gleichungen elementar aufgelöst werden, damit beschäftigt sich die Algebra.

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TBDRM  24.06.2023, 09:54
Beachte, dass die Lösung nicht eindeutig ist, weil die Lambertsche W-Funktion mehrere Zweige hat.

Das stimmt erstmal, aber nur für das offene Intervall (–1/e, 0). W(–1/e) ist eindeutig, nämlich –1.

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Willibergi  24.06.2023, 11:04
@TBDRM

Ja, da hast du Recht. Ich hab es aus Zeitgründen nicht weiter ausgerechnet oder spezifiziert, sondern nur benannt, aber dein Einwand ist natürlich völlig richtig.

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Gute Frage. Probieren wir es mal so:

 

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Ich studiere Mathematik im zweiten Semester