Na stopnji priprave na zaključni test morajo srednješolci izboljšati svoje znanje na temo "Eksponentne enačbe". Izkušnje preteklih let kažejo, da takšne naloge šolarjem povzročajo določene težave. Zato morajo srednješolci, ne glede na stopnjo pripravljenosti, temeljito obvladati teorijo, si zapomniti formule in razumeti princip reševanja takšnih enačb. Ko se bodo diplomanti naučili spopadati s tovrstnimi nalogami, bodo lahko računali na visoke ocene pri opravljanju Enotnega državnega izpita iz matematike.
Pripravite se na izpitno testiranje s Shkolkovo!
Pri pregledu gradiva, ki so ga obravnavali, se veliko študentov sooči s problemom iskanja formul, potrebnih za reševanje enačb. Šolski učbenik ni vedno pri roki, in izbor potrebne informacije na temo na internetu traja dolgo časa.
Izobraževalni portal Shkolkovo vabi študente k uporabi naše baze znanja. Izvajamo v celoti nova metoda priprava na zaključni test. S študijem na naši spletni strani boste lahko prepoznali vrzeli v znanju in se posvetili tistim nalogam, ki povzročajo največ težav.
Učitelji Shkolkovo so zbrali, sistematizirali in predstavili vse potrebno za uspešen zaključek Gradivo za enotni državni izpit v najpreprostejši in najbolj dostopni obliki.
Osnovne definicije in formule so predstavljene v poglavju “Teoretično ozadje”.
Za boljše razumevanje snovi priporočamo, da vadite izpolnjevanje nalog. Previdno preglejte primere eksponentnih enačb z rešitvami, predstavljene na tej strani, da boste razumeli algoritem izračuna. Po tem nadaljujte z izvajanjem nalog v razdelku »Imeniki«. Začnete lahko z najlažjimi nalogami ali pa se takoj lotite reševanja kompleksnih eksponentnih enačb z več neznankami ali . Baza vadb na naši spletni strani se nenehno dopolnjuje in posodablja.
Tiste primere z indikatorji, ki so vam povzročali težave, lahko dodate med »Priljubljene«. Tako jih lahko hitro najdete in se o rešitvi pogovorite z učiteljem.
Če želite uspešno opraviti enotni državni izpit, se vsak dan učite na portalu Shkolkovo!
Eksponentne enačbe so tiste, pri katerih je eksponent vsebovan neznano. Najenostavnejša eksponentna enačba ima obliko: a x = a b, kjer je a> 0, a 1, x ni znan.
Glavne lastnosti potence, s katerimi se transformirajo eksponentne enačbe: a>0, b>0.
Pri reševanju eksponentnih enačb uporabljajo tudi naslednje lastnosti eksponentna funkcija: y = a x , a > 0, a1:
Če želite predstaviti število kot potenco, uporabite osnovno logaritemska identiteta: b = , a > 0, a1, b > 0.
Težave in testi na temo "Eksponentne enačbe"
- Eksponentne enačbe
Lekcije: 4 Naloge: 21 Testi: 1
- Eksponentne enačbe - Pomembne teme za pregled enotnega državnega izpita iz matematike
Naloge: 14
- Sistemi eksponentnih in logaritemskih enačb - Demonstrativno in logaritemske funkcije 11. razred
Lekcije: 1 Naloge: 15 Testi: 1
- §2.1. Reševanje eksponentnih enačb
Lekcije: 1 Naloge: 27
- §7 Eksponentne in logaritemske enačbe in neenačbe - Razdelek 5. Eksponentne in logaritemske funkcije, 10. razred
Lekcije: 1 Naloge: 17
Za uspešno reševanje eksponentnih enačb morate poznati osnovne lastnosti potenc, lastnosti eksponentne funkcije in osnovno logaritemsko identiteto.
Pri reševanju eksponentnih enačb se uporabljata dve glavni metodi:
- prehod iz enačbe a f(x) = a g(x) v enačbo f(x) = g(x);
- uvajanje novih linij.
Primeri.
1. Enačbe reducirane na najenostavnejše. Rešimo jih tako, da obe strani enačbe reduciramo na potenco z isto osnovo.
3 x = 9 x – 2 .
rešitev:
3 x = (3 2) x – 2 ;
3 x = 3 2x – 4;
x = 2x –4;
x = 4.
odgovor: 4.
2. Enačbe, rešene tako, da skupni faktor vzamemo iz oklepaja.
rešitev:
3 x – 3 x – 2 = 24
3 x – 2 (3 2 – 1) = 24
3 x – 2 × 8 = 24
3 x – 2 = 3
x – 2 = 1
x = 3.
odgovor: 3.
3. Enačbe, rešene s spremembo spremenljivke.
rešitev:
2 2x + 2 x – 12 = 0
Označimo 2 x = y.
y 2 + y – 12 = 0
y 1 = - 4; y2 = 3.
a) 2 x = - 4. Enačba nima rešitev, ker 2 x > 0.
b) 2 x = 3; 2 x = 2 log 2 3 ; x = log 2 3.
odgovor: dnevnik 2 3.
4. Enačbe, ki vsebujejo potence z dvema različnima (druga na drugo nezvodljivima) bazama.
3 × 2 x + 1 - 2 × 5 x – 2 = 5 x + 2 x – 2.
3 × 2 x + 1 – 2 x – 2 = 5 x – 2 × 5 x – 2
2 x – 2 × 23 = 5 x – 2
×23
2 x – 2 = 5 x – 2
(5/2) x– 2 = 1
x – 2 = 0
x = 2.
odgovor: 2.
5. Enačbe, ki so homogene glede na a x in b x.
9 x + 4 x = 2,5 × 6 x.
rešitev:
3 2x – 2,5 × 2 x × 3 x +2 2x = 0 |: 2 2x > 0
(3/2) 2x – 2,5 × (3/2) x + 1 = 0.
Označimo (3/2) x = y.
y 2 – 2,5y + 1 = 0,
y 1 = 2; y 2 = ½.
odgovor: hlod 3/2 2; - dnevnik 3/2 2.
1º. Eksponentne enačbe imenujemo enačbe, ki vsebujejo spremenljivko v eksponentu.
Reševanje eksponentnih enačb temelji na lastnosti potence: dve potenci z isto bazo sta enaki, če in samo če sta njuna eksponenta enaka.
2º. Osnovne metode reševanja eksponentnih enačb:
1) najpreprostejša enačba ima rešitev;
2) enačba oblike, logaritemske z osnovo a zmanjšati v obliko;
3) enačba oblike je enakovredna enačbi ;
4) enačba oblike je enakovredna enačbi.
5) enačba oblike se reducira s substitucijo na enačbo, nato pa se reši niz preprostih eksponentnih enačb;
6) enačba z recipročnim vzajemnosti s substitucijo reducirajo na enačbo, nato pa rešijo niz enačb;
7) enačbe, homogene glede na a g(x) in b g(x) glede na to prijazen
z zamenjavo se reducirajo na enačbo, nato pa se reši niz enačb.
Klasifikacija eksponentnih enačb.
1. Enačbe, rešene z eno osnovo.
Primer 18. Reši enačbo .
Rešitev: Izkoristimo dejstvo, da so vse baze potenc potence števila 5: .
2. Enačbe, rešene s prehodom na en eksponent.
Te enačbe se rešijo s transformacijo izvirne enačbe v obliko , ki je zmanjšan na najpreprostejši z uporabo lastnosti sorazmerja.
Primer 19. Reši enačbo:
3. Enačbe, rešene tako, da skupni faktor vzamemo iz oklepaja.
Če se v enačbi vsak eksponent razlikuje od drugega za določeno število, se enačbe rešijo tako, da se eksponent c postavi iz oklepaja najnižjo stopnjo.
Primer 20. Reši enačbo.
Rešitev: Vzemimo stopnjo z najmanjšim eksponentom iz oklepaja na levi strani enačbe:
Primer 21. Reši enačbo
Rešitev: Združimo posebej na levi strani enačbe člene, ki vsebujejo potence z osnovo 4, na desni strani - z osnovo 3, nato pa iz oklepaja izpišimo potence z najmanjšim eksponentom:
4. Enačbe, ki se reducirajo na kvadratne (ali kubične) enačbe.
Naslednje enačbe so reducirane na kvadratno enačbo za novo spremenljivko y:
a) v tem primeru vrsta zamenjave;
b) vrsto zamenjave in .
Primer 22. Reši enačbo .
Rešitev: Spremenimo spremenljivko in rešimo kvadratno enačbo:
.
Odgovor: 0; 1.
5. Enačbe, ki so homogene glede na eksponentne funkcije.
Enačba oblike je homogena enačba druge stopnje glede na neznanke a x in b x. Takšne enačbe se zmanjšajo tako, da se obe strani najprej deli z in ju nato zamenja v kvadratne enačbe.
Primer 23. Reši enačbo.
Rešitev: obe strani enačbe delite z:
Če postavimo, dobimo kvadratno enačbo s koreninami.
Zdaj se problem spusti k reševanju niza enačb . Iz prve enačbe ugotovimo, da. Druga enačba nima korenin, saj za katero koli vrednost x.
Odgovor: -1/2.
6. Racionalne enačbe glede na eksponentne funkcije.
Primer 24. Reši enačbo.
Rešitev: števec in imenovalec ulomka delite z 3 x in namesto dveh dobimo eno eksponentno funkcijo:
7. Enačbe oblike .
Take enačbe z množico sprejemljive vrednosti(ODZ), določena s pogojem, se z logaritmiranjem obeh strani enačbe reducirajo na ekvivalentno enačbo, le-ta pa je ekvivalentna nizu dveh enačb oz.
Primer 25. Reši enačbo: .
.
Didaktično gradivo.
Reši enačbe:
1. ; 2. ; 3. ;
4. ; 5. ; 6. ;
9. ; 10.
; 11.
;
14. ; 15. ;
16. ; 17.
;
18. ; 19. ;
20. ; 21. ;
22. ; 23.
;
24. ; 25.
.
26. Poiščite produkt korenin enačbe .
27. Poiščite vsoto korenov enačbe .
Poiščite pomen izraza:
28. , kjer x 0- koren enačbe ;
29. , kjer x 0 – cela korenina enačbe .
Reši enačbo:
31. ; 32. .
odgovori: 10; 2. -2/9; 3. 1/36; 4. 0, 0,5; 50; 6,0; 7. -2; 8,2; 9. 1, 3; 10,8; 11,5; 12.1; 13. ¼; 14,2; 15. -2, -1; 16. -2, 1; 17,0; 18.1; 19,0; 20. -1, 0; 21. -2, 2; 22. -2, 2; 23,4; 24. -1, 2; 25. -2, -1, 3; 26. -0,3; 27,3; 28.11; 29,54; 30. -1, 0, 2, 3; 31. ; 32. .
Tema št. 8.
Eksponentne neenakosti.
1º. Neenakost, ki vsebuje spremenljivko v eksponentu, se imenuje eksponentna neenakost.
2º. rešitev eksponentne neenakosti tip temelji na naslednje izjave:
če , potem je neenakost enakovredna ;
če , potem je neenakost enakovredna .
Pri reševanju eksponentnih neenačb uporabite enake tehnike kot pri reševanju eksponentnih enačb.
Primer 26. Rešite neenačbo (način premikanja na eno bazo).
Rešitev: Ker , potem za to neenakost lahko zapišemo kot:
. Ker , potem je ta neenakost enakovredna neenakosti
.
Reševanje zadnje neenakosti, dobimo .
Primer 27. Rešite neenačbo: ( tako da vzamemo skupni faktor iz oklepaja).
Rešitev: Vzemimo iz oklepajev na levi strani neenakosti , na desni strani neenakbe in delimo obe strani neenakosti z (-2), pri čemer spremenimo predznak neenakosti v nasprotno:
Ker , potem se pri prehodu na neenakost indikatorjev predznak neenakosti ponovno spremeni v nasprotno. Prejmemo. Tako je množica vseh rešitev te neenačbe interval.
Primer 28. Rešite neenačbo ( z uvedbo nove spremenljivke).
Rešitev: Naj . Potem bo ta neenakost v obliki: oz
, katerega rešitev je interval .
Od tod. Ker funkcija narašča, potem .
Didaktično gradivo.
Določite množico rešitev neenačbe:
1. ; 2. ; 3. ;
6. Pri katerih vrednostih x Ali ležijo točke na funkcijskem grafu pod premico?
7. Pri katerih vrednostih x Ali ležijo točke na grafu funkcije vsaj toliko kot premica?
Reši neenačbo:
8. ; 9.
; 10. ;
13. Določite največjo celoštevilsko rešitev neenačbe .
14. Poiščite zmnožek največjega celega števila in najmanjšega celega števila rešitev neenačbe .
Reši neenačbo:
15. ; 16. ; 17.
;
18. ; 19. ; 20. ;
21. ; 22.
; 23.
;
24. ; 25.
; 26.
.
Poiščite domeno funkcije:
27. ; 28.
.
29. Poiščite niz vrednosti argumentov, za katere so vrednosti vsake od funkcij večje od 3:
in
.
odgovori: 11,3; 12,3; 13. -3; 14.1; 15. (0; 0,5); 16. ; 17. (-1; 0)U(3; 4); 18. [-2; 2]; 19. (0; +∞); 20. (0; 1); 21. (3; +∞); 22. (-∞; 0)U(0,5; +∞); 23. (0; 1); 24. (-1; 1); 25. (0; 2]; 26. (3; 3,5)U (4; +∞); 27. (-∞; 3)U(5); 28.
Nekateri se vam morda zdijo bolj zapleteni, drugi pa so, nasprotno, preveč preprosti. Vsem pa je skupna ena pomembna lastnost: njihov zapis vsebuje eksponentno funkcijo $f\left(x \right)=((a)^(x))$. Torej, predstavimo definicijo:
Eksponentna enačba je vsaka enačba, ki vsebuje eksponentno funkcijo, tj. izraz v obliki $((a)^(x))$. Poleg navedene funkcije lahko takšne enačbe vsebujejo tudi druge algebraične konstrukcije - polinome, korenine, trigonometrijo, logaritme itd.
OK potem. Razvrstili smo definicijo. Zdaj se postavlja vprašanje: kako rešiti vso to sranje? Odgovor je hkrati preprost in zapleten.
Začnimo z dobro novico: iz mojih izkušenj pri poučevanju številnih učencev lahko rečem, da večina od njih veliko lažje najde eksponentne enačbe kot iste logaritme, še bolj pa trigonometrijo.
Vendar obstaja slaba novica: včasih pisce problemov za najrazličnejše učbenike in izpite zadene »navdih« in njihovi možgani, vneti od mamil, začnejo proizvajati tako brutalne enačbe, da njihovo reševanje postane problematično ne le za študente – tudi za mnoge učitelje. nasedati pri takšnih težavah.
Vendar, da ne govorimo o žalostnih stvareh. Pa se vrnimo k tistim trem enačbam, ki so bile podane na samem začetku zgodbe. Poskusimo rešiti vsakega od njih.
Prva enačba: $((2)^(x))=4$. No, na kakšno potenco morate dvigniti število 2, da dobite število 4? Verjetno drugo? Navsezadnje je $((2)^(2))=2\cdot 2=4$ - in dobili smo pravilno numerično enakost, tj. res $x=2$. No, hvala, Cap, ampak ta enačba je bila tako preprosta, da bi jo lahko rešila celo moja mačka :)
Poglejmo naslednjo enačbo:
\[((5)^(2x-3))=\frac(1)(25)\]
Toda tukaj je malo bolj zapleteno. Mnogi učenci vedo, da je $((5)^(2))=25$ tabela množenja. Nekateri tudi sumijo, da je $((5)^(-1))=\frac(1)(5)$ v bistvu definicija negativnih potenc (podobno formuli $((a)^(-n))= \ frac(1)(((a)^(n)))$).
Končno se le nekaj izbranih zaveda, da je ta dejstva mogoče združiti in prinesti naslednji rezultat:
\[\frac(1)(25)=\frac(1)(((5)^(2)))=((5)^(-2))\]
Tako naš izvirna enačba bo prepisan na naslednji način:
\[((5)^(2x-3))=\frac(1)(25)\desna puščica ((5)^(2x-3))=((5)^(-2))\]
Ampak to je že povsem rešljivo! Na levi v enačbi je eksponentna funkcija, na desni v enačbi je eksponentna funkcija, nikjer ni ničesar drugega razen njiju. Zato lahko "zavržemo" baze in neumno enačimo kazalnike:
Dobili smo najpreprostejšo linearno enačbo, ki jo lahko vsak učenec reši v le nekaj vrsticah. V redu, v štirih vrsticah:
\[\begin(align)& 2x-3=-2 \\& 2x=3-2 \\& 2x=1 \\& x=\frac(1)(2) \\\end(align)\]
Če ne razumete, kaj se je zgodilo v zadnjih štirih vrsticah, se vrnite na temo "linearne enačbe" in jo ponovite. Ker je brez jasnega razumevanja te teme prezgodaj, da bi se lotili eksponentnih enačb.
\[((9)^(x))=-3\]
Torej, kako lahko to rešimo? Prva misel: $9=3\cdot 3=((3)^(2))$, zato lahko izvirno enačbo prepišemo takole:
\[((\levo(((3)^(2)) \desno))^(x))=-3\]
Potem se spomnimo, da se pri dvigovanju potence na potenco eksponenti pomnožijo:
\[((\levo(((3)^(2)) \desno))^(x))=((3)^(2x))\Desna puščica ((3)^(2x))=-(( 3)^(1))\]
\[\begin(align)& 2x=-1 \\& x=-\frac(1)(2) \\\end(align)\]
In za takšno odločitev bomo prejeli pošteno zasluženo dvojko. Kajti s pokemonsko ravnodušnostjo smo znak minus pred trojko poslali na potenco prav te trojke. Ampak tega ne morete storiti. In zato. Poglej različne stopnje trojčki:
\[\begin(matrix) ((3)^(1))=3& ((3)^(-1))=\frac(1)(3)& ((3)^(\frac(1)( 2)))=\sqrt(3) \\ ((3)^(2))=9& ((3)^(-2))=\frac(1)(9)& ((3)^(\ frac(1)(3)))=\sqrt(3) \\ ((3)^(3))=27& ((3)^(-3))=\frac(1)(27)& (( 3)^(-\frac(1)(2)))=\frac(1)(\sqrt(3)) \\\end(matrix)\]
Pri sestavljanju te tablice nisem ničesar sprevrgel: pogledal sem pozitivne potence, negativne in celo ulomke ... no, kje je tukaj vsaj eno negativno število? Odšel je! In ne more biti, ker eksponentna funkcija $y=((a)^(x))$, prvič, vedno zavzema samo pozitivne vrednosti (ne glede na to, koliko je ena pomnožena ali deljena z dvema, bo še vedno pozitivno število), in drugič, osnova takšne funkcije - število $a$ - je po definiciji pozitivno število!
No, kako potem rešiti enačbo $((9)^(x))=-3$? Ampak nikakor: ni korenin. In v tem smislu so eksponentne enačbe zelo podobne kvadratnim enačbam - morda tudi ni korenin. Če pa je v kvadratnih enačbah število korenin določeno z diskriminantom (pozitivna diskriminanta - 2 korena, negativna - brez korenin), potem je v eksponentnih enačbah vse odvisno od tega, kaj je desno od znaka enakovrednosti.
Zato oblikujmo ključni sklep: najenostavnejša eksponentna enačba oblike $((a)^(x))=b$ ima koren takrat in samo, če je $b>0$. Če poznate to preprosto dejstvo, lahko zlahka ugotovite, ali ima predlagana enačba korenine ali ne. Tisti. Ali se ga sploh splača reševati ali takoj zapisati, da ni korenin.
To znanje nam bo velikokrat v pomoč, ko se bomo morali več odločati kompleksne naloge. Za zdaj dovolj besedil - čas je, da preučimo osnovni algoritem za reševanje eksponentnih enačb.
Kako rešiti eksponentne enačbe
Torej, formulirajmo problem. Rešiti je treba eksponentno enačbo:
\[((a)^(x))=b,\quad a,b>0\]
Po “naivnem” algoritmu, ki smo ga uporabili prej, je treba število $b$ predstaviti kot potenco števila $a$:
Poleg tega, če je namesto spremenljivke $x$ kateri koli izraz, bomo dobili novo enačbo, ki jo je že mogoče rešiti. Na primer:
\[\begin(align)& ((2)^(x))=8\Rightarrow ((2)^(x))=((2)^(3))\Rightarrow x=3; \\& ((3)^(-x))=81\Desna puščica ((3)^(-x))=((3)^(4))\Desna puščica -x=4\Desna puščica x=-4; \\& ((5)^(2x))=125\Desna puščica ((5)^(2x))=((5)^(3))\Desna puščica 2x=3\Desna puščica x=\frac(3)( 2). \\\konec(poravnaj)\]
In nenavadno je, da ta shema deluje v približno 90% primerov. Kaj pa preostalih 10%? Preostalih 10% so rahlo "shizofrene" eksponentne enačbe oblike:
\[((2)^(x))=3;\quad ((5)^(x))=15;\quad ((4)^(2x))=11\]
No, na kakšno potenco morate dvigniti 2, da dobite 3? prvi? Ampak ne: $((2)^(1))=2$ ni dovolj. drugič? Tudi ne: $((2)^(2))=4$ je preveč. Katerega potem?
Poznavalci so verjetno že uganili: v takih primerih, ko ni mogoče "lepo" rešiti, pride v poštev "težka artilerija" - logaritmi. Naj vas spomnim, da lahko z uporabo logaritmov vsako pozitivno število predstavimo kot potenco katerega koli drugega pozitivnega števila (razen enega):
Se spomnite te formule? Ko svojim učencem govorim o logaritmih, vedno opozarjam: ta formula (je tudi glavna logaritemska identiteta ali, če hočete, definicija logaritma) vas bo preganjala zelo dolgo in se "pojavila" v večini nepričakovana mesta. Pa se je pojavila. Poglejmo našo enačbo in to formulo:
\[\begin(align)& ((2)^(x))=3 \\& a=((b)^(((\log )_(b))a)) \\\end(align) \]
Če predpostavimo, da je $a=3$ naše prvotno število na desni in je $b=2$ sama osnova eksponentne funkcije, do katere tako želimo pripeljati desna stran, potem dobimo naslednje:
\[\begin(align)& a=((b)^(((\log )_(b))a))\Rightarrow 3=((2)^(((\log )_(2))3 )); \\& ((2)^(x))=3\Desna puščica ((2)^(x))=((2)^(((\log )_(2))3))\Desna puščica x=( (\log )_(2))3. \\\konec(poravnaj)\]
Prejeli smo nekoliko čuden odgovor: $x=((\log )_(2))3$. Pri kakšni drugi nalogi bi ob takem odgovoru marsikdo podvomil in bi svojo rešitev začel še enkrat preverjati: kaj pa, če se je nekje prikradla napaka? Hitro vas prosim: tukaj ni napake in logaritmi v koreninah eksponentnih enačb so precej tipična situacija. Tako da se navadi :)
Zdaj pa analogno rešimo preostali dve enačbi:
\[\begin(align)& ((5)^(x))=15\Rightarrow ((5)^(x))=((5)^(((\log )_(5))15)) \Rightarrow x=((\log )_(5))15; \\& ((4)^(2x))=11\Desna puščica ((4)^(2x))=((4)^(((\log )_(4))11))\Desna puščica 2x=( (\log )_(4))11\desna puščica x=\frac(1)(2)((\log )_(4))11. \\\konec(poravnaj)\]
To je vse! Mimogrede, zadnji odgovor je mogoče zapisati drugače:
Argumentu logaritma smo uvedli množitelj. Toda nihče nam ne preprečuje, da bi temu faktorju dodali osnovo:
Poleg tega so vse tri možnosti pravilne - preprosto je različne oblike zapisov z isto številko. Katerega boste izbrali in zapisali v to rešitev, se odločite sami.
Tako smo se naučili reševati poljubne eksponentne enačbe oblike $((a)^(x))=b$, kjer sta števili $a$ in $b$ strogo pozitivni. Vendar ostra realnost naš svet je tak, da tak preproste naloge boste srečali zelo, zelo redko. Pogosteje boste naleteli na nekaj takega:
\[\begin(align)& ((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11; \\& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& ((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09. \\\konec(poravnaj)\]
Torej, kako lahko to rešimo? Je to sploh mogoče rešiti? In če da, kako?
Ne bom paničen. Vse te enačbe je mogoče hitro in enostavno reducirati na preproste formule ki smo jih že upoštevali. Zapomniti si morate le nekaj trikov iz tečaja algebre. In seveda ni pravil za delo z diplomami. Povedal vam bom o vsem tem. :)
Pretvorba eksponentnih enačb
Prva stvar, ki si jo morate zapomniti: vsako eksponentno enačbo, ne glede na to, kako zapletena je, je tako ali drugače treba zmanjšati na najpreprostejše enačbe - tiste, ki smo jih že obravnavali in jih znamo rešiti. Z drugimi besedami, shema za reševanje katere koli eksponentne enačbe izgleda takole:
- Zapišite prvotno enačbo. Na primer: $((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11$;
- Naredi nekaj čudnega. Ali celo kakšno sranje, imenovano "pretvori enačbo";
- Na izhodu dobite najpreprostejše izraze v obliki $((4)^(x))=4$ ali kaj podobnega. Poleg tega lahko ena začetna enačba poda več takih izrazov hkrati.
Pri prvi točki je vse jasno - celo moja mačka zna napisati enačbo na list papirja. Tudi tretja točka se zdi bolj ali manj jasna - zgoraj smo rešili že cel kup takih enačb.
Kaj pa druga točka? Kakšno preobrazbo? Pretvoriti kaj v kaj? In kako?
No, poglejmo. Najprej bi rad opozoril na naslednje. Vse eksponentne enačbe so razdeljene v dve vrsti:
- Enačba je sestavljena iz eksponentnih funkcij z isto bazo. Primer: $((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11$;
- Formula vsebuje eksponentne funkcije z različnimi bazami. Primeri: $((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x))$ in $((100)^(x-1) )\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09 USD.
Začnimo z enačbami prve vrste – te so najlažje rešljive. In pri njihovem reševanju nam bo pomagala takšna tehnika, kot je poudarjanje stabilnih izrazov.
Izolacija stabilnega izraza
Poglejmo še enkrat to enačbo:
\[((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11\]
Kaj vidimo? Štirje so povišani na različne stopnje. Toda vse te stopnje - enostavne vsote spremenljivko $x$ z drugimi števili. Zato se je treba spomniti pravil za delo z diplomami:
\[\begin(align)& ((a)^(x+y))=((a)^(x))\cdot ((a)^(y)); \\& ((a)^(x-y))=((a)^(x)):((a)^(y))=\frac(((a)^(x)))(((a )^(y))). \\\konec(poravnaj)\]
Preprosto povedano, seštevanje je mogoče pretvoriti v produkt potenc, odštevanje pa zlahka pretvoriti v deljenje. Poskusimo te formule uporabiti za stopinje iz naše enačbe:
\[\begin(align)& ((4)^(x-1))=\frac(((4)^(x)))(((4)^(1)))=((4)^ (x))\cdot \frac(1)(4); \\& ((4)^(x+1))=((4)^(x))\cdot ((4)^(1))=((4)^(x))\cdot 4. \ \\konec(poravnaj)\]
Prepišimo prvotno enačbo ob upoštevanju tega dejstva in nato zberimo vse člene na levi:
\[\begin(align)& ((4)^(x))+((4)^(x))\cdot \frac(1)(4)=((4)^(x))\cdot 4 -enajst; \\& ((4)^(x))+((4)^(x))\cdot \frac(1)(4)-((4)^(x))\cdot 4+11=0. \\\konec(poravnaj)\]
Prvi štirje členi vsebujejo element $((4)^(x))$ - vzemimo ga iz oklepaja:
\[\begin(align)& ((4)^(x))\cdot \left(1+\frac(1)(4)-4 \right)+11=0; \\& ((4)^(x))\cdot \frac(4+1-16)(4)+11=0; \\& ((4)^(x))\cdot \left(-\frac(11)(4) \desno)=-11. \\\konec(poravnaj)\]
Ostaja še deliti obe strani enačbe z ulomkom $-\frac(11)(4)$, tj. v bistvu pomnožite z obrnjenim ulomkom - $-\frac(4)(11)$. Dobimo:
\[\begin(align)& ((4)^(x))\cdot \left(-\frac(11)(4) \right)\cdot \left(-\frac(4)(11) \right )=-11\cdot \left(-\frac(4)(11) \desno); \\& ((4)^(x))=4; \\& ((4)^(x))=((4)^(1)); \\& x=1. \\\konec(poravnaj)\]
To je vse! Prvotno enačbo smo zreducirali na najpreprostejšo obliko in dobili končni odgovor.
Hkrati smo v procesu reševanja odkrili (in ga celo vzeli iz oklepaja) skupni faktor $((4)^(x))$ - to je stabilen izraz. Lahko jo označite kot novo spremenljivko ali pa jo preprosto natančno izrazite in dobite odgovor. V vsakem primeru je ključno načelo rešitve naslednje:
V izvirni enačbi poiščite stabilen izraz, ki vsebuje spremenljivko, ki jo zlahka ločite od vseh eksponentnih funkcij.
Dobra novica je, da skoraj vsaka eksponentna enačba omogoča izolacijo tako stabilnega izraza.
Obstaja pa tudi slaba novica: podobni izrazi je lahko precej zapleteno in ga je lahko zelo težko prepoznati. Pa poglejmo še eno težavo:
\[((5)^(x+2))+((0,2)^(-x-1))+4\cdot ((5)^(x+1))=2\]
Morda bo kdo zdaj imel vprašanje: "Paša, ali si kamenjen? Tu so različne baze – 5 in 0,2.” Toda poskusimo pretvoriti moč v osnovo 0,2. Na primer, znebimo se decimalnega ulomka tako, da ga zmanjšamo na navadnega:
\[((0,2)^(-x-1))=((0,2)^(-\levo(x+1 \desno)))=((\levo(\frac(2)(10 ) \desno))^(-\levo(x+1 \desno)))=((\levo(\frac(1)(5) \desno))^(-\levo(x+1 \desno)) )\]
Kot vidite, se je številka 5 vseeno pojavila, čeprav v imenovalcu. Hkrati je bil kazalnik prepisan kot negativen. In zdaj se spomnimo enega od najpomembnejša pravila delo z diplomami:
\[((a)^(-n))=\frac(1)(((a)^(n)))\Desna puščica ((\levo(\frac(1)(5) \desno))^( -\levo(x+1 \desno)))=((\levo(\frac(5)(1) \desno))^(x+1))=((5)^(x+1))\ ]
Tukaj sem seveda malo ležal. Ker da bi popolnoma razumeli formulo, kako se znebiti negativni indikatorji moralo biti napisano takole:
\[((a)^(-n))=\frac(1)(((a)^(n)))=((\levo(\frac(1)(a) \desno))^(n ))\Rightarrow ((\left(\frac(1)(5) \right))^(-\left(x+1 \desno)))=((\left(\frac(5)(1) \ desno))^(x+1))=((5)^(x+1))\]
Po drugi strani pa nam nič ni preprečilo delati samo z ulomki:
\[((\levo(\frac(1)(5) \desno))^(-\levo(x+1 \desno)))=((\levo(((5)^(-1)) \ desno))^(-\levo(x+1 \desno)))=((5)^(\levo(-1 \desno)\cdot \levo(-\levo(x+1 \desno) \desno) ))=((5)^(x+1))\]
Toda v tem primeru morate biti sposobni dvigniti moč na drugo moč (naj vas spomnim: v tem primeru se indikatorji seštejejo). Vendar mi ni bilo treba "obrniti" ulomkov - morda bo komu lažje :).
V vsakem primeru bo prvotna eksponentna enačba prepisana kot:
\[\begin(align)& ((5)^(x+2))+((5)^(x+1))+4\cdot ((5)^(x+1))=2; \\& ((5)^(x+2))+5\cdot ((5)^(x+1))=2; \\& ((5)^(x+2))+((5)^(1))\cdot ((5)^(x+1))=2; \\& ((5)^(x+2))+((5)^(x+2))=2; \\& 2\cdot ((5)^(x+2))=2; \\& ((5)^(x+2))=1. \\\konec(poravnaj)\]
Tako se izkaže, da je prvotno enačbo mogoče rešiti še preprosteje kot prej obravnavano: tukaj vam sploh ni treba izbrati stabilnega izraza - vse se je zmanjšalo samo po sebi. Zapomniti si moramo le, da je $1=((5)^(0))$, iz česar dobimo:
\[\begin(align)& ((5)^(x+2))=((5)^(0)); \\& x+2=0; \\& x=-2. \\\konec(poravnaj)\]
To je rešitev! Dobili smo končni odgovor: $x=-2$. Hkrati bi rad opozoril na eno tehniko, ki nam je močno poenostavila vse izračune:
V eksponentnih enačbah se znebite decimalke, jih pretvorite v običajne. To vam bo omogočilo, da vidite enake osnove stopinj in močno poenostavite rešitev.
Pojdimo zdaj na več kompleksne enačbe, v katerem obstajajo različne baze, ki jih sploh ni mogoče reducirati druga na drugo z uporabo stopinj.
Uporaba lastnosti stopinj
Naj vas spomnim, da imamo še dve posebej ostri enačbi:
\[\begin(align)& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& ((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09. \\\konec(poravnaj)\]
Glavna težava pri tem je, da ni jasno, kaj dati in na kakšni podlagi. Kje nastavite izraze? Kje so enaki razlogi? Nič od tega ni.
Toda poskusimo iti drugače. Če ni pripravljenih enake podlage, jih lahko poskusite najti tako, da faktorizirate obstoječe baze.
Začnimo s prvo enačbo:
\[\begin(align)& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& 21=7\cdot 3\desna puščica ((21)^(3x))=((\levo(7\cdot 3 \desno))^(3x))=((7)^(3x))\ cdot((3)^(3x)). \\\konec(poravnaj)\]
Lahko pa storite nasprotno - naredite številko 21 iz številk 7 in 3. To je še posebej enostavno narediti na levi, saj sta indikatorja obeh stopinj enaka:
\[\begin(align)& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((\left(7\cdot 3 \desno))^(x+ 6 ))=((21)^(x+6)); \\& ((21)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& x+6=3x; \\& 2x=6; \\& x=3. \\\konec(poravnaj)\]
To je vse! Eksponent ste vzeli zunaj produkta in takoj dobili lepo enačbo, ki jo je mogoče rešiti v nekaj vrsticah.
Zdaj pa poglejmo drugo enačbo. Tukaj je vse veliko bolj zapleteno:
\[((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09\]
\[((100)^(x-1))\cdot ((\levo(\frac(27)(10) \desno))^(1-x))=\frac(9)(100)\]
IN v tem primeru izkazalo se je, da so ulomki nezmanjšani, a če je mogoče nekaj zmanjšati, se prepričajte, da zmanjšate. Pogosto bo zanimivi razlogi, s katerim že lahko delate.
Na žalost se nam ni pokazalo nič posebnega. Toda vidimo, da sta eksponenta na levi v produktu nasprotna:
Naj vas spomnim: da se znebite znaka minus v indikatorju, morate samo "obrniti" ulomek. No, prepišimo prvotno enačbo:
\[\begin(align)& ((100)^(x-1))\cdot ((\left(\frac(10)(27) \desno))^(x-1))=\frac(9 )(100); \\& ((\levo(100\cdot \frac(10)(27) \desno))^(x-1))=\frac(9)(100); \\& ((\levo(\frac(1000)(27) \desno))^(x-1))=\frac(9)(100). \\\konec(poravnaj)\]
V drugi liniji smo preprosto izvedli splošni indikator iz zmnožka iz oklepaja po pravilu $((a)^(x))\cdot ((b)^(x))=((\left(a\cdot b \right))^(x)) $ in v slednjem preprosto pomnožil število 100 z ulomkom.
Upoštevajte, da sta številki na levi (na dnu) in na desni nekoliko podobni. kako Ja, očitno je: gre za potence istega števila! Imamo:
\[\begin(align)& \frac(1000)(27)=\frac(((10)^(3)))(((3)^(3)))=((\left(\frac( 10)(3) \right))^(3)); \\& \frac(9)(100)=\frac(((3)^(2)))(((10)^(3)))=((\levo(\frac(3)(10) \desno))^(2)). \\\konec(poravnaj)\]
Tako bo naša enačba prepisana na naslednji način:
\[((\left(((\left(\frac(10)(3) \right))^(3)) \right))^(x-1))=((\left(\frac(3) )(10)\desno))^(2))\]
\[((\levo(((\levo(\frac(10)(3) \desno))^(3)) \desno))^(x-1))=((\levo(\frac(10) )(3) \desno))^(3\levo(x-1 \desno)))=((\levo(\frac(10)(3) \desno))^(3x-3))\]
V tem primeru lahko na desni strani dobite tudi diplomo z isto osnovo, za katero je dovolj, da preprosto "obrnete" ulomek:
\[((\levo(\frac(3)(10) \desno))^(2))=((\levo(\frac(10)(3) \desno))^(-2))\]
Naša enačba bo končno dobila obliko:
\[\begin(align)& ((\left(\frac(10)(3) \right))^(3x-3))=((\left(\frac(10)(3) \right)) ^(-2)); \\& 3x-3=-2; \\& 3x=1; \\& x=\frac(1)(3). \\\konec(poravnaj)\]
To je rešitev. Njena glavna ideja se spušča v to, da tudi z na različnih podlagah skušamo, z zvijačo ali zvijačo, zreducirati te osnove na isto stvar. Pri tem nam pomagajo elementarne transformacije enačbe in pravila za delo s stopnjami.
Toda kakšna pravila in kdaj uporabiti? Kako razumete, da morate v eni enačbi obe strani deliti z nečim, v drugi pa faktorizirati osnovo eksponentne funkcije?
Odgovor na to vprašanje bo prišel z izkušnjami. Najprej se preizkusite v preprostih enačbah, nato pa postopoma zapletajte težave - in zelo kmalu bodo vaše spretnosti zadostovale za reševanje katere koli eksponentne enačbe iz istega enotnega državnega izpita ali katerega koli samostojnega/testnega dela.
Da bi vam pomagal pri tej težki nalogi, predlagam, da z mojega spletnega mesta prenesete nabor enačb, da jo boste rešili sami. Vse enačbe imajo odgovore, zato se lahko vedno preizkusite.