Логарифмические уравнения ИТ
- Свойство логарифмов:
$$\textrm{log} _{a}(b\cdot c)=\textrm{log} _{a}b+\textrm{log} _{a}c$$. - Если уравнение имеет вид $$\textrm{log}_{a} f(x)=\textrm{log}_{a}g(x)$$, то оно равносильно уравнению $$f(x)=g(x)$$ при условии, что:
$$a>0$$ и $$a\neq 1$$; $$f(x)>0$$, $$g(x)> 0$$. - Формула суммы (разности) кубов:
$$a^3\pm b^3=(a\pm b)(a^{2}\mp ab+b^{2})$$. - Корни квадратного уравнения $$ax^{2}+bx=c=0$$ находят по формулам:
$$x_{1,2}=\frac{-b\pm \sqrt{D}}{2a}$$, где дискриминант $$D=b^2-4ac$$ $$\geq 0$$.
- ОДЗ: $$x>-1$$.
- Применяя свойства логарифмов, получим:
$$\textrm{lg}(x+1)^2=\textrm{lg}(x^3+1)+\textrm{lg}2$$, $$\textrm{lg}(x+1)^2=\textrm{lg}2(x^3+1)$$,
$$(x+1)^2=2(x^3+1)$$, $$(x+1)^2-2(x+1)(x^2-x+1)=0$$, $$(x+1)(x+1-2x^2+2x-2)=0$$, $$(x+1)(2x^2-3x+1)=0$$.
Последнее уравнение равносильно совокупности уравнений:
1) $$x+1=0$$, откуда $$x=-1\notin$$ ОДЗ;
2) $$2x^2-3x+1=0$$, откуда $$D=1$$, $$x_{1}=1$$, $$x_{2}=0,5$$ (оба корня принадлежат ОДЗ). - Найдем среднее арифметическое корней этого уравнения:
$$\frac{1+0,5}{2}=0,75$$.
Частное от деления большего и меньшего корней уравнения $$\textrm{log}_{0,2}x+\textrm{log}_{5x}25=0$$ равно:
- Свойства логарифмов:
$$\textrm{log}_{a}b=\frac{1}{\textrm{log}_{b} a}$$;
$$\textrm{log}_{a}b^{n}=n\cdot \textrm{log}_{a}b$$;
$$\textrm{log}_{a}(b\cdot c)=\textrm{log}_{a}b+\textrm{log}_{a}c$$;
$$\textrm{log}_{a}a=1$$.
- Определение логарифма:
- ОДЗ: $$x>0$$ и $$x\neq 0,2$$.
- Выполним преобразования:
$$\textrm{log}_{5^{-1}}x+\textrm{log}_{5x}5^2=0$$,
$$-\textrm{log}_{5}x+2\textrm{log}_{5x}5=0$$,
$$-\textrm{log}_{5}x+\frac{2}{\textrm{log}_{5}5x}=0$$,
$$-\textrm{log}_{5}x+\frac{2}{\textrm{log}_{5}5+\textrm{log}_{5}x}=0$$,
$$\frac{2}{1+\textrm{log}_{5}x}=\textrm{log}_{5}x$$. - Полагая $$\textrm{log}_{5}x=a$$, получим:
$$\frac{2}{1+a}=a$$, $$a^2+a-2=0$$, откуда $$a_{1}=-2,$$ $$a_{2}=1$$. - Тогда:
1) $$\textrm{log}_{5}x=-2$$, откуда $$x=\frac{1}{25}$$;
2) $$\textrm{log}_{5}x=1$$, откуда $$x=5$$. - Разделим больший корень уравнения на меньший его корень:
$$5: \frac{1}{25}=5\cdot 25=125$$.
Если аргумент логарифма всегда положительный, а его основание положительное и к тому же не равно $$1$$, то значение логарифма может быть положительным числом, отрицательным числом или числом $$0$$.
Если уравнение имеет вид $$\textrm{log}_{a} f(x)=b$$, то оно равносильно уравнению $$f(x)=a^{b}$$ при условии, что:
$$a>0$$ и $$a\neq 1$$; $$ f(x)>0$$.
- ОДЗ: $$\begin{cases} 3+x> 0,\\ \textrm{log}_{2}(3+x)> 0; \end{cases}$$ $$\begin{cases} x> -3,\\3+x>1; \end{cases}$$ $$\begin{cases} x> -3, \\ x> -2; \end{cases}$$ $$x> -2$$.
- Решим уравнение:
$$\textrm{log}_{2}(3+x)=1$$, $$3+x=2$$, $$x=-1$$.
Так как $$-1> -2$$, то число $$–1$$ – корень уравнения.
Десятичный логарифм числа $$a$$ записывают $$\textrm{lg} a$$.
- Если уравнение имеет вид $$f^2(x)$$ $$=a$$, то оно равносильно совокупности уравнений:
$$f(x)=a$$ и $$f(x)=-a$$ при условии, что $$a\geq 0$$ . - Если уравнение имеет вид $$\textrm{log}_{a}f(x)=b$$, то оно равносильно уравнению $$f(x)=a^b$$ при условии, что:
$$a>0$$ и $$a\neq 1$$; $$f(x)>0$$.
- Решим уравнение $$\textrm{log}^{2}_{3}x=4$$. ОДЗ: $$x>0$$.
Тогда:
1) $$\textrm{log}_{3} x =2$$, откуда $$x=3^2=9$$;
2) $$\textrm{log}_{3} x =-2$$, откуда $$x=3^{-2}=\frac{1}{9}$$. - Решим уравнение $$\textrm{log}_{3} x^2=2$$. ОДЗ: $$x\neq 0$$.
Тогда, $$x^2=3^2$$, откуда $$x=\pm 3$$. - Найдем произведение всех корней уравнений:
$$9\cdot \frac{1}{9}\cdot 3\cdot (-3)=-9$$.
Неравенство $$x^2\geq 0$$ выполняется при $$x\in R$$, а неравенство $$x^2>0$$ выполняется при $$x\in R/ x\neq 0$$.
- ОДЗ: $$\begin{cases}2x>0,\\x-1>0,\\x-1\neq 1;\end{cases}$$ $$\left\{\begin{matrix} x>0,\\ x>1,\\ x\neq 2; \end{matrix}\right.$$ $$x\in (1;2)\cup (2;+\infty)$$.
- Решим уравнение:
$$2x=(x-1)^{0}$$, откуда $$2x=1$$, $$x=0,5$$. - Так как число $$0,5$$ не принадлежит ОДЗ, то оно не является корнем этого уравнения.
Элементы множества можно заключать в фигурные скобки.
Например, запись $$\left\{2;5; 6,2; 10\right\}$$ означает, что мы имеем множество чисел:
$$2$$; $$5$$; $$6,2$$ и $$10$$.
Полусумма корней уравнения $$\textrm{log}_{0,5}^{2} x-\textrm{log}_{2} x^2-3=0$$ равна:
- Если $$x>0$$, то $$\textrm{log}_{a} x^2 \Leftrightarrow 2 \textrm{log}_{a} x$$.
- Если $$x\in R/x\neq 0$$, то выражение $$\textrm{log}_{a} x^2$$ не равносильно выражению $$2 \textrm{log}_{a} x$$ (так как при $$x<0$$ выражение $$2 \textrm{log}_{a} x$$ вовсе лишено смысла), но равносильно выражению $$2 \textrm{log}_{a} \left |x \right |$$.
Следовательно, $$\textrm{log}_{a} x^2 = 2 \textrm{log}_{a} \left |x \right |$$.
- ОДЗ: $$x>0$$.
- По свойствам логарифмов:
$$(\textrm{log}_{2^{-1}}x)^{2}-2\textrm{log}_{2}x-3=0$$,
$$(-\textrm{log}_{2}x )^{2} -2\textrm{log}_{2}x-3=0$$,
$$(\textrm{log}_{2}x)^{2} -2\textrm{log}_{2}x-3=0$$.
- Решая квадратное уравнение относительно $$\textrm{log}_{2}x$$, получим:
$$\textrm{log}_{2}x=3$$, откуда $$x=8$$ или $$\textrm{log}_{2}x=-1$$, откуда $$x=0,5$$. - Найдем полусумму корней уравнения:
$$\frac{8+0,5}{2}=4,25$$.
Если $$x>0$$, то $$\textrm{log}_{a} x^2$$$$= 2 \textrm{log}_{a} x$$.
Если знак $$x$$ не известен, то $$\textrm{log}_{a} x^2 = 2 \textrm{log}_{a} \left |x \right |$$.
Произведение корней уравнения $$2x^{\textrm{log}_{2}x+1}=10^{\textrm{lg}4x}$$ равно:
- Основное логарифмическое тождество:
$$a^{\textrm{log}_{a}b}=b$$. - Определение логарифма:
$$\textrm{log}_{a}b=c\Leftrightarrow b=a^{c}$$. - Свойство степеней:
$$\left (a^n\right )^m=a^{nm}$$.
- ОДЗ: $$x>0$$.
- Выполним преобразования уравнения.
Так как $$10^{\textrm{lg}4x}=4x$$, то $$2x^{\textrm{log}_{2}x+1}=4x$$, откуда $$x^{\textrm{log}_{2}x+1}=2x$$. - Полагая $$\textrm{log}_{2}x=a$$, а $$x=2^a$$, получим:
$$(2^{a})^{a+1}=2\cdot 2^a$$, $$2^{a^2+a}= 2^{a+1}$$, $$a^2+a=a+1$$, $$a^2=1$$, $$a=\pm 1$$.
Тогда, $$x_{1}=2$$, $$x_{2}=\frac{1}{2}$$. - Найдем произведение корней этого уравнения (оба корня принадлежат ОДЗ):
$$2\cdot \frac{1}{2}=1$$.
Справедливо равенство:
$$10^{\textrm{lg}b}=b$$.
Сумма корней (или куб корня, если он единственный) уравнения $$\textrm{log}_{7}\sqrt{\frac{2x}{x-1}}=\textrm{log}_{49}\frac{x-1}{2x}$$ равна:
- Свойства логарифмов:
$$\textrm{log}_{a^{m}}b=\frac{1}{m}\textrm{log}_{a}b$$;$$\textrm{log}_{a}b^{m}=m\textrm{log}_{a}b$$. - Если уравнение имеет вид $$\textrm{log}_{a} f(x)=\textrm{log}_{a}g(x)$$ , то оно равносильно уравнению $$f(x)=g(x)$$ при условии, что:
$$a> 0$$ и $$a\neq 1$$, $$f(x)> 0$$, $$g(x)> 0$$. - Квадрат суммы (разности): $$(a\pm b)^2=a^2\pm 2ab+b^2$$.
- Корни квадратного уравнения$$ax^2+bx+c=0$$ находят по формулам:
$$x_{1,2}=\frac{-b\pm \sqrt{D}}{2a}$$, где дискриминант $$D=b^2-4ac\geq 0$$. - Согласно теореме Виета, сумма корней уравнения $$ax^2+bx+c=0$$ равна $$-\frac{b}{a}$$, а произведение его корней равно $$\frac{c}{a}$$ (при условии, что дискриминант неотрицательный).
- ОДЗ: $$\frac{2x}{x-1}>0$$.
- По свойствам логарифмов:
$$\left (\textrm{log}_{7}{\frac{2x}{x-1}}\right )^{\frac{1}{2}}=\textrm{log}_{7^{2}}\frac{x-1}{2x}$$,
$${\frac{1}{2}} \textrm{log}_{7}{\frac{2x}{x-1}} ={\frac{1}{2}}\textrm{log}_{7}\frac{x-1}{2x}$$,
$$\textrm{log}_{7}\frac{2x}{x-1}=\textrm{log}_{7}\frac{x-1}{2x}$$,
$${\frac{2x}{x-1}} =\frac{x-1}{2x}$$. Тогда: $$4x^2=(x-1)^2$$, $$4x^2=x^2-2x+1$$, $$3x^2+2x-1=0$$, откуда:
$$D=16$$, $$x_{1}=-1$$, $$x_{2}=\frac{1}{3}$$.Так как $$x_{2}=\frac{1}{3}$$ не принадлежит ОДЗ, то данное уравнение имеет один корень $$x_{1}=-1$$ и $$(-1)^3=-1$$.
- Сумму корней уравнения $$3x^2+2x-1=0$$ можно найти по теореме Виета.
Но мы не воспользовались этой возможностью, так как не были уверены в том, что оба корня принадлежат ОДЗ. - Решая уравнение $${\frac{2x}{x-1}} =\frac{x-1}{2x},$$ мы использовали основное свойство пропорции: $$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}\Leftrightarrow bc=ad$$.
Область определения уравнения $$\textrm{log}_{x+2} x^2 =2x-3$$ имеет вид:
Логарифмическим называют уравнение, содержащее переменную под знаком логарифма, то есть уравнение вида:
$$\textrm{log}_{g(x)} f(x)= \varphi (x)$$,
где $$f(x)>0$$, $$g(x)>0$$, $$g(x)\neq 1$$.
Функция $$f(x)$$ – аргумент логарифмической функции, а функция $$g(x)$$– ее основание.
Уравнение имеет решение, если:
$$\begin{cases}x^2>0,\\ x+2>0,\\x+2\neq 1;\end{cases}$$ $$\begin{cases}x\neq 0,\\ x>-2, \\ x\neq -1 ;\end{cases}$$ $$ x\in$$ $$(-2;-1)\cup (-1;0)\cup (0;+\infty )$$.
Аргумент логарифмической функции всегда положительный, а ее основание положительное и к тому же не равно числу $$1$$.
- Если уравнение имеет вид $$\textrm{log}_{a}f(x)=b$$, то оно равносильно уравнению $$f(x)=a^b$$ при условии, что:
$$a>0$$ и $$a\neq 1$$; $$f(x)>0$$. - Определение степени:
$$\left (\frac{a}{b} \right )^{-n}=\left (\frac{b}{a} \right )^n$$.
- ОДЗ: $$2x^2>1$$; $$x^2 > 0,5$$; $$\left |x \right |>\sqrt{0,5}$$.
- Решим уравнение:
$$\textrm{log}_{\frac{1}{2}}(2x^2-1)=-2$$, откуда $$2x^2-1=\left (\frac{1}{2} \right )^{-2}$$, $$2x^2-1=4,$$ $$x=\pm \sqrt{2,5}$$. - Так как оба корня принадлежат ОДЗ, то найдем сумму их квадратов:
$$2,5+2,5=5$$.