Lernziel: Du erkennst exponentielle Veränderungen und berechnest mit dem Logarithmus eine unbekannte Zeit. Voraussetzung: Potenzgesetze.
Gleicher Faktor statt gleicher Zuwachs
Bei linearem Wachstum kommt in gleichen Zeitabständen derselbe Betrag dazu. Bei exponentiellem Wachstum wird in gleichen Zeitabständen mit demselben Faktor multipliziert. B ist der Anfangsbestand, T die Länge eines Zeitintervalls und a der Faktor je Intervall.
![]()
- a > 1: Wachstum, etwa a = 1,05 für 5 % Zuwachs je Intervall.
- 0 < a < 1: Abnahme, etwa a = 0,8 für 20 % Rückgang je Intervall.
- a = 1: Der Bestand bleibt konstant.
- t und T müssen in derselben Zeiteinheit eingesetzt werden.
Beispiel 1: Einen Bestand berechnen
Eine Modellpopulation startet mit 2 Einheiten und verdreifacht sich alle 6 Tage. Dann gilt B = 2, a = 3 und T = 6 Tage. Für t in Tagen rechnen wir:
![]()
Nach 30 Tagen sind es 486 Einheiten. Das Ergebnis ist ein Bestand, keine Zeitangabe.
Beispiel 2: Eine Zeit berechnen
Nach wie vielen Tagen ist der Bestand 162? Zuerst isolierst du die Potenz: 162 = 2 · 3t/6, also 81 = 3t/6. Der Logarithmus beantwortet die Frage: „Mit welchem Exponenten muss ich 3 potenzieren, um 81 zu erhalten?“
![]()
Viele Taschenrechner besitzen nur ln oder log zur Basis 10. Die Basisumrechnung hilft: loga(x) = ln(x)/ln(a). Logarithmen reeller Zahlen sind nur für x > 0 definiert; die Basis muss a > 0 und a ≠ 1 erfüllen.
Allgemeines Rezept und Umkehrfunktion
![]()
Die Funktionen ax und loga(x) sind Umkehrfunktionen. Ihre Graphen sind an y = x gespiegelt. Die Wurzelfunktion ist dagegen nur die Umkehrfunktion der auf x ≥ 0 eingeschränkten Quadratfunktion. Für beliebige reelle x gilt √(x²) = |x|.
Die Graphen von Exponentialfunktion und Logarithmus


Halbwertszeit und Verdopplungszeit
![]()
H bezeichnet die Halbwertszeit: Nach H bleibt die Hälfte, nach 2H ein Viertel und nach 3H ein Achtel. Beispiel: Ein Modellbestand von 80 g mit H = 10 Tagen sinkt nach 30 Tagen auf 10 g. Bei Wachstum ist die Verdopplungszeit D = T · ln(2)/ln(a). Solche Modelle setzen einen konstanten Faktor voraus; reale biologische oder wirtschaftliche Entwicklungen erfüllen das nicht unbegrenzt.
Übungsaufgaben
- 200 Bakterien verdoppeln sich modellhaft jede Stunde. Wie viele sind es nach 4 Stunden?
- Ein Bestand von 500 g hat eine Halbwertszeit von 3 Tagen. Wie viel bleibt nach 6 Tagen?
- Ein Bestand startet bei 5 und verdoppelt sich alle 2 Tage. Wann erreicht er 40?
- Welcher Faktor gehört zu einem Rückgang um 12 % pro Jahr?
Lösungen anzeigen
- 200 · 24 = 3 200.
- 500 · (1/2)2 = 125 g.
- 40/5 = 8 = 23: drei Intervalle à zwei Tage, also 6 Tage.
- a = 1 − 0,12 = 0,88.
