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Exponentielles Wachstum und Zinseszins: Formel, Wachstumsfaktor und Beispiele

Ein Kapital wächst mit Zinsen, Bakterien vermehren sich, ein Medikament wird im Körper abgebaut: Viele Vorgänge folgen demselben Muster – dem exponentiellen Wachstum. Es ist eines der wichtigsten Themen der Klasse 10 und bereitet auf die Exponential- und Logarithmusfunktionen der Oberstufe vor.

Linear oder exponentiell?

Beim linearen Wachstum kommt in jedem Schritt derselbe Betrag dazu: 100, 110, 120, 130 (immer +10). Beim exponentiellen Wachstum wird in jedem Schritt mit demselben Faktor multipliziert: 100, 110, 121, 133,1 (immer · 1,1). Am Anfang sind die Unterschiede klein, aber mit der Zeit wächst exponentielles Wachstum immer schneller davon.

Die Formel

Exponentielles Wachstum wird beschrieben durch f(t) = a · bᵗ. Dabei ist a der Anfangswert, b der Wachstumsfaktor und t die Zeit (z. B. in Jahren). Bei b > 1 liegt Wachstum vor, bei 0 < b < 1 Abnahme (Zerfall).

Vom Prozentsatz zum Wachstumsfaktor

Wächst eine Größe um p % pro Zeiteinheit, ist der Wachstumsfaktor b = 1 + p/100. Bei 3 % Wachstum: b = 1,03. Nimmt eine Größe um p % ab: b = 1 – p/100. Bei 20 % Abnahme: b = 0,8. Dieser Schritt ist der Schlüssel zu fast allen Aufgaben.

Zinseszins

Ein Kapital von 2.000 € wird mit 3 % pro Jahr verzinst, die Zinsen werden mitverzinst. Nach 8 Jahren: K = 2.000 · 1,03⁸ ≈ 2.533,54 €. Zum Vergleich: Ohne Zinseszins (einfache Zinsen) wären es 2.000 + 8 · 60 = 2.480 €. Der Unterschied von gut 50 € ist der Zinseszinseffekt – über längere Zeiträume wird er enorm.

Exponentielle Abnahme

Ein Auto verliert pro Jahr 15 % an Wert und kostet neu 30.000 €. Nach 4 Jahren: 30.000 · 0,85⁴ ≈ 15.660 €. Auch Medikamentenabbau und radioaktiver Zerfall folgen diesem Muster.

Verdopplungs- und Halbwertszeit

Die Verdopplungszeit ist die Zeit, nach der sich eine Größe verdoppelt hat. Bei 7 % Wachstum pro Jahr sind das etwa 10 Jahre, denn 1,07¹⁰ ≈ 1,97. Eine Faustregel ist die „72er-Regel“: Verdopplungszeit ≈ 72 / Prozentsatz. Bei 3 % also etwa 24 Jahre. Entsprechend ist die Halbwertszeit die Zeit, nach der sich eine Größe halbiert hat.

Den Wachstumsfaktor aus Daten bestimmen

Aus zwei aufeinanderfolgenden Werten berechnet man den Faktor als Quotienten: Von 250 auf 275 ergibt b = 275 / 250 = 1,1, also 10 % Wachstum. Sind die Quotienten in einer Tabelle konstant, liegt exponentielles Wachstum vor. Sind dagegen die Differenzen konstant, ist es lineares Wachstum.

Nach der Zeit auflösen

Wann hat sich ein Kapital bei 3 % verdoppelt? Gesucht ist t mit 1,03ᵗ = 2. Hier hilft der Logarithmus: t = log(2) / log(1,03) ≈ 23,4 Jahre. Ohne Logarithmus kann man systematisch probieren – die Tabellenfunktion des Taschenrechners hilft dabei.

Der Graph

Der Graph einer Exponentialfunktion mit b > 1 steigt immer steiler an und schneidet die y-Achse beim Anfangswert a. Bei Abnahme nähert er sich der x-Achse, ohne sie je zu berühren. Diese Eigenschaften helfen beim Zuordnen von Graphen und Gleichungen.

Typische Fehler

  • Prozentsatz statt Wachstumsfaktor einsetzen: 2.000 · 3⁸ statt 2.000 · 1,03⁸.
  • Bei Abnahme 1 + p statt 1 – p verwenden.
  • Lineares und exponentielles Wachstum verwechseln.

Teste dich selbst

  1. Wachstumsfaktor bei 4 % Zunahme? – Lösung: 1,04.
  2. Wachstumsfaktor bei 12 % Abnahme? – Lösung: 0,88.
  3. 1.000 € bei 5 % Zinseszins nach 2 Jahren? – Lösung: 1.000 · 1,05² = 1.102,50 €.
  4. Verdopplungszeit bei 8 % laut 72er-Regel? – Lösung: etwa 9 Jahre.
  5. Linear oder exponentiell: 50, 60, 72, 86,4? – Lösung: exponentiell (Faktor 1,2).

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Häufige Fragen (FAQ)

Wie erkenne ich exponentielles Wachstum in einer Tabelle?
Wenn der Quotient aufeinanderfolgender Werte konstant ist. Beim linearen Wachstum ist dagegen die Differenz konstant.
Was ist der Wachstumsfaktor bei 5 % Abnahme?
b = 1 – 0,05 = 0,95.
Was besagt die 72er-Regel?
Die Verdopplungszeit beträgt ungefähr 72 geteilt durch den Prozentsatz – bei 6 % also etwa 12 Zeiteinheiten.

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