Глава из методического пособия "Логарифмы. Преобразования, уравнения, неравенства"

Разделы: Математика


1. Простейшее логарифмическое уравнение.

Простейшее логарифмиче­ское уравнение — это уравнение вида         ,  гдеа > 0, .Это уравнение имеет единственное решение

Пример 1.  Решить уравнение       

Пример 2.  Решить уравнение       

Пример 3.  Решить уравнение       

Решение:

Допустимые значения х определяются условиями:
  

Решаем уравнение


,    

С учетом системы ОДЗ получаем один корень:

Ответ: 1

Приложение 1.

2. Логарифмические уравнения, сводящиеся к простейшим.

При решении уравнений вида   гдеа > 0,используется метод потенцирования.

Пример 1. Решить уравнение

Решение: Данное уравнение равносильно уравнению  ; получаем х=1, х=4.

Ответ:  1;4.

Пример 2. Решить уравнение

Решение:

Ответ:  4.

Пример 3. Решить уравнение

Решение: Запишем равносильную систему:


Уравнение системы сводится к квадратному уравнению корнями которого являются числа 1 и 4, из которых только 4 удовлетворяет неравенству системы.

Ответ:  4.

Иногда при решении уравнений используют свойства логарифмов.

Пример 4.  Решить уравнение

Решение: Найдем область определения уравнения:


 =. Так как равны логарифмы, равны их основания, то равны и выражения, стоящие под знаком логарифма.

Получаем   = ;  Оба корня удовлетворяют условию

Ответ: 5; .

Приложение 2.

3. Метод замены переменной.

Если уравнение можно привести к виду  , то, полагая t= ,  получим уравнение .

Пример1.  Решить уравнение

Решение: Преобразуем уравнение, считая х> 0:

уравнение примет вид

, корни которого t = 1, t = -7. Значит данное уравнение равносильно совокупности уравнений = -7, следовательно  х = 2, х =  .Оба корня удовлетворяют условию

Ответ: 2; .
Пример 2. Решить уравнение log2(2x) - log2(4x) = 3

Решение: Преобразуем уравнение, считая х> 0:
(log22 + log2x) -(log24 + log2x) = 3(21og28 - 21og2x)2.
Пусть t= log2x. Тогда получим уравнение (1+t)(2+t)=3(6-2t)2, корнями которого являются. Таким образом, приходим к совокупности



и в результате получаем: х =4; .

Ответ: 4; .

Приложение 3.

4. Метод логарифмирования.

Этот метод основан на следующем утверждении: если функции f(x) и h(х) принимают положительные значения на ОДЗ и а>0, а  1, то уравнение f(х) = h(x) равносильно уравнению на  ОДЗ.

Пример1. Решить уравнение  =0,01.

Решение: Область определения уравнения х>0. В этой области выражения, содержащиеся в обеих частях уравнения, принимают только положительные значения, а тогда логарифмы этих выражений существуют. Взяв логарифмы от обеих частей уравнения по основанию 10, получим уравнение

= lg 0,01  или     (1-lgх)lgх= -2.

Пустьu = lg х, получим  уравнениеи2 - и -2=0,   откуда. Таким образом, задача свелась к решению следующей совокупности уравнений:.

Получаем .

Проверка: Оба найденных значения х принадлежат области определения уравнения, таким образом,

Ответ: 0,1; 100.


Пример2. Решить уравнение

Решение:  Прологарифмируем обе части уравнения по основанию 2 (можно 5 или 10).  Получим  ,

 = ,

 ,

группируем

Ответ: 1; .

Приложение 4.

5. Метод разложения на множители.

Пример1. Решить уравнение 

Решение: ОДЗ уравнения определяется системой неравенств



Пусть.

Получим уравнение , которое решим как квадратное относительно а и преобразуется к виду .

Таким образом, данное уравнение равносильно совокупности

В результате получаем  х = 6, х = -1, х = -4. В область определения уравнения входит только х = 6.

Ответ: 6.

Приложение 5.

6. Использование монотонности логарифмической функции.

Пример 1 .Решить уравнение 

Решение: Область определения уравнения х, кроме того  х   Запишем уравнение в виде

Заметим, что функция, стоящая в левой части уравнения – возрастает, а функция, стоящая в правой части уравнения – убывает.  Следовательно, данное уравнение не может иметь более одного корня, который находим подбором, х = 4.

Ответ: 4.

Пример 2. Решить уравнение

Решение: Запишем уравнение в виде



Так как   , то при всех х дробь,

С другой стороны, разность   2 - (π– 2x)2 ≤ 2.  Рассматривая только те значения х, при которых 0 < 2 - (π - 2х)2 ≤ 2, используя монотонность функции  log2t,  приходим к неравенствам


из которых следует, что равенство левой и правой частей уравнения выполняется только в том случае, когда


Так как число    удовлетворяет первому уравнению системы, то оно является решением данного уравнения.

Ответ:  .

Приложение 6.