Ta lekcija je namenjena tistim, ki se šele začenjajo učiti eksponentnih enačb. Kot vedno, začnimo z definicijo in preprostimi primeri.

Če berete to lekcijo, potem sumim, da že vsaj minimalno razumete najpreprostejše enačbe - linearne in kvadratne: $56x-11=0$; $((x)^(2))+5x+4=0$; $((x)^(2))-12x+32=0$ itd. Sposobnost reševanja takšnih konstrukcij je nujno potrebna, da se ne "zataknemo" v temi, o kateri bomo zdaj razpravljali.

Torej, eksponentne enačbe. Naj vam navedem nekaj primerov:

\[((2)^(x))=4;\quad ((5)^(2x-3))=\frac(1)(25);\quad ((9)^(x))=- 3\]

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 tega določeno funkcijo podobne enačbe lahko vsebujejo katere koli druge algebraične konstrukcije - polinome, korene, 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 negativne moči(po analogiji s formulo $((a)^(-n))=\frac(1)(((a)^(n)))$).

Končno le nekaj izbranih spozna, da je ta dejstva mogoče združiti in prinesti naslednji rezultat:

\[\frac(1)(25)=\frac(1)(((5)^(2)))=((5)^(-2))\]

Tako bo naša prvotna enačba prepisana 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, razen njih ni nikjer ničesar drugega. 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 dogajalo v zadnjih štirih vrsticah, se vrnite na temo " linearne enačbe« in ponovi. 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. Oglejte si različne moči treh:

\[\begin(matrix) ((3)^(1))=3& ((3)^(-1))=\frac(1)(3)& ((3)^(\frac(1)( 2)))=\sqrt(3) \\ ((3)^(2))=9& ((3)^(-2))=\frac(1)(9)& ((3)^(\ frac(1)(3)))=\sqrt(3) \\ ((3)^(3))=27& ((3)^(-3))=\frac(1)(27)& (( 3)^(-\frac(1)(2)))=\frac(1)(\sqrt(3)) \\\end(matrix)\]

Pri sestavljanju te tablice sem se čim bolj trudil, da bi se izognil perverziji: in pozitivne stopinje Upošteval sem tako negativne kot tudi ulomke... no, kje je tu vsaj eno negativno število? Odšel je! In ne more biti, ker eksponentna funkcija $y=((a)^(x))$, prvič, vedno zavzame samo pozitivne vrednosti(ne glede na to, koliko pomnožite ena ali delite z dve, 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 (tudi glavna logaritemska identiteta ali, če želite, 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 takšen, da se s tako preprostimi nalogami srečujemo 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 rešitve za katero koli eksponentno enačbo izgleda takole:

1. Zapišite prvotno enačbo. Na primer: $((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11$;
2. Naredi nekaj čudnega. Ali celo kakšno sranje, imenovano "pretvori enačbo";
3. Na izhodu dobite najpreprostejše izraze v obliki $((4)^(x))=4$ ali kaj podobnega. Poleg tega lahko ena začetna enačba poda več takih izrazov hkrati.

S prvo točko 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? Kakšne preobrazbe? Pretvoriti kaj v kaj? In kako?

No, poglejmo. Najprej bi rad opozoril na naslednje. Vse eksponentne enačbe so razdeljene v dve vrsti:

1. Enačba je sestavljena iz eksponentnih funkcij z isto bazo. Primer: $((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11$;
2. Formula vsebuje eksponentne funkcije z iz različnih razlogov. 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 celo vzeli iz oklepaja) skupni množitelj$((4)^(x))$ 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 je zlahka ločiti 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 en problem:

\[((5)^(x+2))+((0,2)^(-x-1))+4\cdot ((5)^(x+1))=2\]

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 je za popolno razumevanje morala biti formula za odpravo negativnih indikatorjev zapisana 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 to 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 bolj preprosto 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 k bolj zapletenim enačbam, v katerih obstajajo različne baze, ki jih ena na drugo sploh ni mogoče reducirati s potenci.

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 enakih baz, 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:

\[((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09\]

\[((100)^(x-1))\cdot ((\levo(\frac(27)(10) \desno))^(1-x))=\frac(9)(100)\]

V tem primeru se je izkazalo, da so ulomki nezmanjšani, če pa je mogoče nekaj zmanjšati, se prepričajte, da to zmanjšate. Pogosto se bodo pojavili zanimivi razlogi, s katerimi 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 Da, 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. Njegova glavna ideja se spušča v to, da tudi z različnimi bazami skušamo z zvijačo ali zvijačo te baze reducirati na isto stvar. Pri tem nam pomagajo elementarne transformacije enačb in pravila za delo s potencami.

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 preproste enačbe, nato pa postopoma zapletajte naloge - in zelo kmalu bodo vaše spretnosti zadostovale za reševanje katere koli eksponentne enačbe iz istega enotnega državnega izpita ali katerega koli neodvisnega/testnega dela.

In da vam pomagam pri tej težki nalogi, predlagam, da z mojega spletnega mesta prenesete nabor enačb, da jo rešite sami. Vse enačbe imajo odgovore, zato se lahko vedno preizkusite.

To je ime za enačbe oblike, kjer je neznanka tako v eksponentu kot v osnovi potence.

Določite lahko povsem jasen algoritem za reševanje enačbe oblike. Za to morate biti pozorni dejstvo, da kdaj Oh) ni enako nič, ena in minus ena, enakost stopenj z enakimi osnovami (naj bo pozitivna ali negativna) je možna samo, če so eksponenti enaki. To pomeni, da bodo vsi koreni enačbe koreni enačbe f(x) = g(x) Nasprotna trditev ne drži, ko Oh)< 0 in delne vrednosti f(x) in g(x) izrazi Oh) f(x) in

Oh) g(x) izgubijo svoj pomen. Se pravi pri prehodu iz v f(x) = g(x)(za in se lahko pojavijo tuji koreni, ki jih je treba izključiti s preverjanjem glede na izvirno enačbo. In primeri a = 0, a = 1, a = -1 je treba obravnavati ločeno.

Torej za popolna rešitev enačbe obravnavamo primere:

a(x) = O f(x) in g(x) bodo pozitivna števila, potem je to rešitev. Sicer pa ne

a(x) = 1. Koreni te enačbe so koreni in izvirna enačba.

a(x) = -1. Če za vrednost x, ki ustreza tej enačbi, f(x) in g(x) sta cela števila iste paritete (obe sodi ali obe lihi), potem je to rešitev. Sicer pa ne

Kdaj in rešimo enačbo f(x)= g(x) in s substitucijo dobljenih rezultatov v prvotno enačbo odrežemo tuje korenine.

Primeri reševanja eksponentno-potenčnih enačb.

Primer št. 1.

1) x - 3 = 0, x = 3. ker 3 > 0 in 3 2 > 0, potem je x 1 = 3 rešitev.

2) x - 3 = 1, x 2 = 4.

3) x - 3 = -1, x = 2. Oba indikatorja sta soda. Ta rešitev je x 3 = 1.

4) x - 3? 0 in x? ± 1. x = x 2, x = 0 ali x = 1. Za x = 0, (-3) 0 = (-3) 0 - ta rešitev je pravilna: x 4 = 0. Za x = 1, (- 2) 1 = (-2) 1 - ta rešitev je pravilna x 5 = 1.

Odgovor: 0, 1, 2, 3, 4.

Primer št. 2.

Po definiciji aritmetičnega kvadratnega korena: x - 1? 0, x ? 1.

1) x - 1 = 0 ali x = 1, = 0, 0 0 ni rešitev.

2) x - 1 = 1 x 1 = 2.

3) x - 1 = -1 x 2 = 0 ne sodi v ODZ.

D = (-2) - 4*1*5 = 4 - 20 = -16 - ni korenin.

Predavanje: “Metode reševanja eksponentnih enačb.”

1 . Eksponentne enačbe.

Enačbe, ki vsebujejo neznanke v eksponentih, se imenujejo eksponentne enačbe. Najenostavnejša med njimi je enačba ax = b, kjer je a > 0, a ≠ 1.

1) Pri b< 0 и b = 0 это уравнение, согласно свойству 1 показательной функции, не имеет решения.

2) Za b > 0 ima enačba z uporabo monotonosti funkcije in korenskega izreka edinstven koren. Da bi ga našli, je treba b predstaviti v obliki b = aс, аx = bс ó x = c ali x = logab.

Eksponentne enačbe z algebrskimi transformacijami vodijo do standardna enačba ki se rešujejo z naslednjimi metodami:

1) način zmanjšanja na eno osnovo;

2) način ocenjevanja;

3) grafična metoda;

4) način uvajanja novih spremenljivk;

5) metoda faktorizacije;

6) okvirno – enačbe moči;

7) demonstrativno s parametrom.

2 . Metoda redukcije na eno osnovo.

Metoda temelji na naslednjo lastnino stopnje: če sta dve stopnji enaki in sta njuni osnovi enaki, sta njuna eksponenta enaka, tj. enačbo moramo poskusiti reducirati na obliko

Primeri. Reši enačbo:

1 . 3x = 81;

Predstavimo desno stran enačbe v obliki 81 = 34 in zapišimo enačbo, enakovredno prvotni 3 x = 34; x = 4. Odgovor: 4.

2. https://pandia.ru/text/80/142/images/image004_8.png" width="52" height="49">in pojdimo k enačbi za eksponente 3x+1 = 3 – 5x; 8x = 4; x = 0,5.

3. https://pandia.ru/text/80/142/images/image006_8.png" width="105" height="47">

Upoštevajte, da števila 0,2, 0,04, √5 in 25 predstavljajo potence števila 5. Izkoristimo to in pretvorimo prvotno enačbo na naslednji način:

, od koder je 5-x-1 = 5-2x-2 ó - x – 1 = - 2x – 2, iz česar najdemo rešitev x = -1. Odgovor: -1.

5. 3x = 5. Po definiciji logaritma je x = log35. Odgovor: log35.

6. 62x+4 = 33x. 2x+8.

Prepišimo enačbo v obliki 32x+4,22x+4 = 32x.2x+8, tj..png" width="181" height="49 src="> Zato je x – 4 =0, x = 4. Odgovor: 4.

7 . 2∙3x+1 - 6∙3x-2 - 3x = 9. Z uporabo lastnosti potenc enačbo zapišemo v obliki 6∙3x - 2∙3x – 3x = 9, nato pa 3∙3x = 9, 3x+1 = 32, tj. x+1 = 2, x =1. Odgovor: 1.

Problemska banka št. 1.

Reši enačbo:

Test št. 1.

Test št. 2

3 Metoda vrednotenja.

Korenski izrek: če funkcija f(x) narašča (zmanjšuje) na intervalu I, je število a katera koli vrednost, ki jo vzame f na tem intervalu, potem ima enačba f(x) = a en sam koren na intervalu I.

Pri reševanju enačb z metodo ocenjevanja se uporabljata ta izrek in lastnosti monotonosti funkcije.

Primeri. Reši enačbe: 1. 4x = 5 – x.

rešitev. Prepišimo enačbo kot 4x +x = 5.

1. če je x = 1, potem velja 41+1 = 5, 5 = 5, kar pomeni, da je 1 koren enačbe.

Funkcija f(x) = 4x – narašča na R, in g(x) = x – narašča na R => h(x)= f(x)+g(x) narašča na R, kot vsota naraščajočih funkcij, potem je x = 1 edini koren enačbe 4x = 5 – x. Odgovor: 1.

2.

rešitev. Prepišimo enačbo v obliki .

1. če je x = -1, potem , 3 = 3 je res, kar pomeni, da je x = -1 koren enačbe.

2. dokazati, da je edini.

3. Funkcija f(x) = - pada na R, g(x) = - x – pada na R=> h(x) = f(x)+g(x) – pada na R, kot vsota padajoče funkcije. To pomeni, da je v skladu s korenskim izrekom x = -1 edini koren enačbe. Odgovor: -1.

Problemska banka št. 2. Reši enačbo

a) 4x + 1 =6 – x;

b)

c) 2x – 2 =1 – x;

4. Metoda uvajanja novih spremenljivk.

Metoda je opisana v odstavku 2.1. Uvedba nove spremenljivke (substitucija) se običajno izvede po transformacijah (poenostavitvi) členov enačbe. Poglejmo si primere.

Primeri. R Reši enačbo: 1. .

Zapišimo enačbo drugače: https://pandia.ru/text/80/142/images/image030_0.png" width="128" height="48 src="> tj..png" width="210" height = "45">

rešitev. Zapišimo enačbo drugače:

Označimo https://pandia.ru/text/80/142/images/image035_0.png" width="245" height="57"> - ni primerno.

t = 4 => https://pandia.ru/text/80/142/images/image037_0.png" width="268" height="51"> - iracionalna enačba. Ugotavljamo, da

Rešitev enačbe je x = 2,5 ≤ 4, kar pomeni, da je 2,5 koren enačbe. Odgovor: 2,5.

rešitev. Enačbo prepišemo v obliki in obe strani delimo s 56x+6 ≠ 0. Dobimo enačbo

2x2-6x-7 = 2x2-6x-8 +1 = 2(x2-3x-4)+1, t..png" width="118" height="56">

Korenini kvadratne enačbe sta t1 = 1 in t2<0, т. е..png" width="200" height="24">.

rešitev . Prepišimo enačbo v obliki

in upoštevajte, da je to homogena enačba druge stopnje.

Enačbo delimo z 42x, dobimo

Zamenjajmo https://pandia.ru/text/80/142/images/image049_0.png" width="16" height="41 src="> .

Odgovor: 0; 0,5.

Problemska banka št. 3. Reši enačbo

b)

G)

Test št. 3 z izbiro odgovorov. Najnižja raven.

Test št. 4 z izbiro odgovorov. Splošna raven.

5. Metoda faktorizacije.

1. Rešite enačbo: 5x+1 - 5x-1 = 24.

Rešitev..png" width="169" height="69"> , od koder

2. 6x + 6x+1 = 2x + 2x+1 + 2x+2.

rešitev. Dajmo 6x izven oklepajev na levo stran enačbe in 2x na desno stran. Dobimo enačbo 6x(1+6) = 2x(1+2+4) ó 6x = 2x.

Ker je 2x >0 za vse x, lahko obe strani te enačbe delimo z 2x brez strahu pred izgubo rešitev. Dobimo 3x = 1ó x = 0.

3.

rešitev. Rešimo enačbo z metodo faktorizacije.

Izberimo kvadrat binoma

4. https://pandia.ru/text/80/142/images/image067_0.png" width="500" height="181">

x = -2 je koren enačbe.

Enačba x + 1 = 0 " style="border-collapse:collapse;border:none">

A1 5x-1 +5x -5x+1 =-19.

1) 1 2) 95/4 3) 0 4) -1

A2 3x+1 +3x-1 =270.

1) 2 2) -4 3) 0 4) 4

A3 32x + 32x+1 -108 = 0. x=1,5

1) 0,2 2) 1,5 3) -1,5 4) 3

1) 1 2) -3 3) -1 4) 0

A5 2x -2x-4 = 15. x=4

1) -4 2) 4 3) -4;4 4) 2

Test št. 6 Splošna raven.

6. Eksponentno – potenčne enačbe.

Sosednje eksponentnim enačbam so tako imenovane eksponentno-potenčne enačbe, to je enačbe oblike (f(x))g(x) = (f(x))h(x).

Če je znano, da je f(x)>0 in je f(x) ≠ 1, se enačba, tako kot eksponentna, rešuje z enačenjem eksponentov g(x) = f(x).

Če pogoj ne izključuje možnosti f(x)=0 in f(x)=1, potem moramo te primere upoštevati pri reševanju eksponentne enačbe.

1..png" width="182" height="116 src=">

2.

rešitev. x2 +2x-8 – smiselno je za vsak x, saj je polinom, kar pomeni, da je enačba enakovredna celoti

https://pandia.ru/text/80/142/images/image078_0.png" width="137" height="35">

b)

7. Eksponentne enačbe s parametri.

1. Za katere vrednosti parametra p ima enačba 4 (5 – 3)2 +4p2–3p = 0 (1) edina odločitev?

rešitev. Vstavimo zamenjavo 2x = t, t > 0, potem bo enačba (1) dobila obliko t2 – (5p – 3)t + 4p2 – 3p = 0. (2)

Diskriminanta enačbe (2) D = (5p – 3)2 – 4(4p2 – 3p) = 9(p – 1)2.

Enačba (1) ima edinstveno rešitev, če ima enačba (2) en pozitivni koren. To je možno v naslednjih primerih.

1. Če je D = 0, to je p = 1, bo enačba (2) prevzela obliko t2 – 2t + 1 = 0, torej t = 1, zato ima enačba (1) enolično rešitev x = 0.

2. Če je p1, potem je 9(p – 1)2 > 0, potem ima enačba (2) dva različna korena t1 = p, t2 = 4p – 3. Pogoje problema izpolnjuje množica sistemov

Če nadomestimo t1 in t2 v sistema, imamo

https://pandia.ru/text/80/142/images/image084_0.png" alt="no35_11" width="375" height="54"> в зависимости от параметра a?!}

rešitev. Pustiti potem bo enačba (3) imela obliko t2 – 6t – a = 0. (4)

Poiščimo vrednosti parametra a, za katere vsaj en koren enačbe (4) izpolnjuje pogoj t > 0.

Vstavimo funkcijo f(t) = t2 – 6t – a. Možni so naslednji primeri.

https://pandia.ru/text/80/142/images/image087.png" alt="http://1september.ru/ru/mat/2002/35/no35_14.gif" align="left" width="215" height="73 src=">где t0 - абсцисса вершины параболы и D - дискриминант квадратного трехчлена f(t);!}

https://pandia.ru/text/80/142/images/image089.png" alt="http://1september.ru/ru/mat/2002/35/no35_16.gif" align="left" width="60" height="51 src=">!}

Primer 2. Enačba (4) ima enolično pozitivno rešitev, če

D = 0, če je a = – 9, bo enačba (4) imela obliko (t – 3)2 = 0, t = 3, x = – 1.

Primer 3. Enačba (4) ima dva korena, vendar eden od njiju ne zadošča neenakosti t > 0. To je mogoče, če

https://pandia.ru/text/80/142/images/image092.png" alt="no35_17" width="267" height="63">!}

Tako ima enačba (4) za a 0 en sam pozitivni koren . Potem ima enačba (3) edinstveno rešitev

Ko je a< – 9 уравнение (3) корней не имеет.

če< – 9, то корней нет; если – 9 < a < 0, то
če je a = – 9, potem je x = – 1;

če je  0, potem

Primerjajmo metode za reševanje enačb (1) in (3). Upoštevajte, da smo pri reševanju enačbe (1) zmanjšali na kvadratno enačbo, katere diskriminanta je popoln kvadrat; Tako so bili koreni enačbe (2) takoj izračunani s formulo za korene kvadratne enačbe in nato izvedeni sklepi glede teh korenov. Enačba (3) je bila reducirana na kvadratno enačbo (4), katere diskriminanta ni popoln kvadrat, zato je pri reševanju enačbe (3) priporočljivo uporabiti izreke o lokaciji korenin kvadratnega trinoma in grafični model. Upoštevajte, da je enačbo (4) mogoče rešiti z uporabo Vietovega izreka.

Rešimo bolj zapletene enačbe.

3. naloga: Reši enačbo

rešitev. ODZ: x1, x2.

Predstavimo zamenjavo. Naj bo 2x = t, t > 0, potem bo zaradi transformacij enačba dobila obliko t2 + 2t – 13 – a = 0. (*) Poiščimo vrednosti a, za katere je vsaj ena korenina enačba (*) izpolnjuje pogoj t > 0.

https://pandia.ru/text/80/142/images/image098.png" alt="http://1september.ru/ru/mat/2002/35/no35_23.gif" align="left" width="71" height="68 src=">где t0 - абсцисса вершины f(t) = t2 + 2t – 13 – a, D - дискриминант квадратного трехчлена f(t).!}

https://pandia.ru/text/80/142/images/image100.png" alt="http://1september.ru/ru/mat/2002/35/no35_25.gif" align="left" width="360" height="32 src=">!}

https://pandia.ru/text/80/142/images/image102.png" alt="http://1september.ru/ru/mat/2002/35/no35_27.gif" align="left" width="218" height="42 src=">!}

Odgovor: če je a > – 13, a  11, a  5, potem če je a – 13,

a = 11, a = 5, potem ni nobenih korenin.

Bibliografija.

1. Guzejev temelji izobraževalne tehnologije.

2. Tehnologija Guzeev: od recepcije do filozofije.

M. "Direktor šole" št. 4, 1996

3. Guzeev in organizacijske oblike usposabljanje.

4. Guzeev in praksa integralne izobraževalne tehnologije.

M." Javno šolstvo«, 2001

5. Guzeev iz oblik lekcije - seminar.

Matematika v šoli št. 2, 1987 str. 9 – 11.

6. Izobraževalne tehnologije Seleuko.

M. "Javno izobraževanje", 1998

7. Episheva šolarji za študij matematike.

M. "Razsvetljenje", 1990

8. Ivanova pripravi lekcije - delavnice.

Matematika v šoli št. 6, 1990 str. 37 – 40.

9. Smirnov model poučevanja matematike.

Matematika v šoli št. 1, 1997 str. 32 – 36.

10. Tarasenko načini organizacije praktičnega dela.

Matematika v šoli št. 1, 1993 str. 27 – 28.

11. O eni od vrst individualnega dela.

Matematika v šoli št. 2, 1994, str. 63 – 64.

12. Khazankin Ustvarjalne sposobnostišolski otroci.

Matematika v šoli št. 2, 1989 str. 10.

13. Scanavi. Založba, 1997

14. in drugi. Algebra in začetki analize. Didaktična gradiva Za

15. Naloge Krivonogova pri matematiki.

M. "Prvi september", 2002

16. Čerkasov. Priročnik za srednješolce in

vstop na univerze. “A S T - novinarska šola”, 2002

17. Zhevnyak za tiste, ki vstopajo na univerze.

Minsk in Ruska federacija "Review", 1996

18. Pisni D. Pripravljamo se na izpit iz matematike. M. Rolf, 1999

19. itd. Učenje reševanja enačb in neenačb.

M. "Intelekt - Center", 2003

20. itd. Izobraževalna in učna gradiva za pripravo na EGE.

M. "Obveščevalni center", 2003 in 2004.

21 in druge možnosti. Testni center Ministrstva za obrambo Ruske federacije, 2002, 2003.

22. Goldbergove enačbe. "Quantum" št. 3, 1971

23. Volovich M. Kako uspešno poučevati matematiko.

Matematika, 1997 št. 3.

24 Okunev za lekcijo, otroci! M. Vzgoja, 1988

25. Yakimanskaya - usmerjeno učenje v šoli.

26. Liimets dela v razredu. M. Znanje, 1975

Prva stopnja

Eksponentne enačbe. Obsežen vodnik (2019)

Zdravo! Danes se bomo z vami pogovarjali o tem, kako rešiti enačbe, ki so lahko bodisi osnovne (in upam, da bodo po branju tega članka skoraj vse tako za vas), in tiste, ki so običajno dane "za polnjenje". Očitno zato, da končno zaspi. Vendar bom poskušal narediti vse, kar je v moji moči, da zdaj ne boste zašli v težave, ko se soočite s to vrsto enačb. Ne bom več premleval, bom pa takoj odprl mala skrivnost: danes se bomo učili eksponentne enačbe.

Preden preidem na analizo načinov za njihovo rešitev, vam bom takoj orisal vrsto vprašanj (precej majhnih), ki bi jih morali ponoviti, preden hitite napadati to temo. Torej, dobiti najboljši rezultat, prosim, ponovi:

1. Lastnosti in
2. Rešitev in enačbe

Ponavljajo? Neverjetno! Potem vam ne bo težko opaziti, da je koren enačbe število. Ali natančno razumete, kako sem to naredil? Ali je res? Potem nadaljujemo. Zdaj odgovorite na moje vprašanje, kaj je enako tretji potenci? Popolnoma prav imaš: . Kakšna potenca dvojke je osem? Tako je – tretji! Ker. No, zdaj pa poskusimo rešiti naslednji problem: Naj enkrat pomnožim število samo s seboj in dobim rezultat. Vprašanje je, kolikokrat sem sam pomnožil? To seveda lahko preverite neposredno:

\begin(align) & 2=2 \\ & 2\cdot 2=4 \\ & 2\cdot 2\cdot 2=8 \\ & 2\cdot 2\cdot 2\cdot 2=16 \\ \end( poravnati)

Potem lahko sklepate, da sem pomnožil s samim seboj. Kako drugače lahko to preverite? Takole: neposredno z definicijo stopnje: . Ampak, priznajte, če bi vprašal, kolikokrat je treba dva pomnožiti s samim seboj, da dobimo, recimo, bi mi rekli: ne bom se zavajal in množil s samim seboj, dokler ne bom moder v obraz. In imel bi popolnoma prav. Ker kako lahko na kratko zapišite vse korake(in kratkost je sestra talenta)

kje - to so isti "krat", ko pomnožiš sama s seboj.

Mislim, da veste (in če ne veste, nujno, zelo nujno ponovite stopnje!), da bo potem moja težava zapisana v obliki:

Kako lahko razumno sklepate, da:

Tako sem neopazno zapisal najpreprostejše eksponentna enačba:

In celo našel sem ga korenina. Se vam ne zdi, da je vse popolnoma nepomembno? Mislim popolnoma enako. Tukaj je še en primer za vas:

Toda kaj narediti? Navsezadnje ga ni mogoče zapisati kot potenco (razumnega) števila. Ne obupajmo in upoštevajmo, da sta obe števili popolnoma izraženi s potenco istega števila. Kateri? Prav: . Nato se prvotna enačba pretvori v obliko:

Kje, kot ste že razumeli,. Ne odlašajmo več in zapišimo definicija:

V našem primeru:.

Te enačbe rešimo tako, da jih reduciramo na obliko:

sledi reševanje enačbe

Pravzaprav smo v prejšnjem primeru naredili prav to: dobili smo naslednje: In rešili smo najenostavnejšo enačbo.

Zdi se, da ni nič zapletenega, kajne? Vadimo najprej na najpreprostejših primeri:

Ponovno vidimo, da je treba desno in levo stran enačbe predstaviti kot potenco enega števila. Res je, na levi je to že narejeno, na desni pa je številka. Ampak nič hudega, ker se bo moja enačba čudežno spremenila v tole:

Kaj sem moral uporabiti tukaj? Kakšno pravilo? Pravilo "stopinj v stopinjah" ki se glasi:

Kaj če:

Preden odgovorimo na to vprašanje, izpolnimo naslednjo tabelo:

Zlahka opazimo, da čim manj, tem manjša vrednost, a kljub temu vse te vrednote Nad ničlo. IN VEDNO BO TAKO!!! Ista lastnost velja ZA VSAKO BAZO Z KAKRŠNIM KOLI INDIKATORJEM!! (za katero koli in). Kaj lahko potem sklepamo o enačbi? Evo, kaj je: to nima korenin! Tako kot vsaka enačba nima korenin. Zdaj pa vadimo in Rešimo preproste primere:

Preverimo:

1. Tukaj se od vas ne bo zahtevalo nič, razen znanja o lastnostih stopinj (kar sem vas mimogrede prosil, da ponovite!) Praviloma vse vodi do najmanjše baze: , . Potem bo prvotna enačba enakovredna naslednjemu: Vse kar potrebujem je, da uporabim lastnosti potenc: Pri množenju števil z enakimi osnovami se potence seštevajo, pri deljenju pa odštevajo. Potem bom dobil: No, zdaj pa bom mirne vesti prešel iz eksponentne enačbe v linearno: \begin(align)
& 2x+1+2(x+2)-3x=5 \\
& 2x+1+2x+4-3x=5 \\
&x=0. \\
\konec(poravnaj)

2. Pri drugem primeru moramo biti previdnejši: težava je v tem, da na levi strani nikakor ne moremo prikazati istega števila kot potenco. V tem primeru je včasih koristno predstavljajo števila kot produkt potenc z različnimi osnovami, vendar enakimi eksponenti:

Leva stran enačbe bo videti takole: Kaj nam je to dalo? Evo kaj: Števila z različnimi osnovami, vendar enakimi eksponenti, je mogoče pomnožiti.V tem primeru se baze pomnožijo, vendar se indikator ne spremeni:

V moji situaciji bo to dalo:

\začetek(poravnaj)
& 4\cdot ((64)^(x))((25)^(x))=6400,\\
& 4\cdot (((64\cdot 25))^(x))=6400,\\
& ((1600)^(x))=\frac(6400)(4), \\
& ((1600)^(x))=1600, \\
&x=1. \\
\konec(poravnaj)

Ni slabo, kajne?

3. Ni mi všeč, ko imam po nepotrebnem na eni strani enačbe dva izraza, na drugi pa nobenega (včasih je to seveda upravičeno, zdaj pa ni tako). Izraz minus bom premaknil na desno:

Zdaj bom, kot prej, vse zapisal v smislu moči treh:

Dodam stopinje na levi in ​​dobim enakovredno enačbo

Njegov koren lahko zlahka najdete:

4. Tako kot v primeru tri je minus člen na desni strani!

Na moji levi je skoraj vse v redu, razen česa? Ja, moti me "napačna diploma" obeh. Ampak to lahko enostavno popravim tako, da napišem: . Eureka - na levi so vse baze različne, vendar so vse stopnje enake! Takoj pomnožimo!

Tukaj je spet vse jasno: (če ne razumete, kako čarobno Dobil sem zadnjo enakost, oddahni si za minuto, zadihaj in še enkrat zelo natančno preberi lastnosti stopnje. Kdo je rekel, da lahko preskočite diplomo z negativni indikator? No, to pravim, nihče). Zdaj bom dobil:

\začetek(poravnaj)
& ((2)^(4\levo((x) -9 \desno)))=((2)^(-1)) \\
& 4((x) -9)=-1 \\
& x=\frac(35)(4). \\
\konec(poravnaj)

Tukaj je nekaj nalog za vajo, na katere bom podal le odgovore (vendar v »mešani« obliki). Rešite jih, preverite in midva bova nadaljevala z raziskovanjem!

pripravljena odgovori kot so te:

1. poljubno število

V redu, v redu, hecal sem se! Tukaj je nekaj skic rešitev (nekatere zelo kratke!)

Se vam ne zdi naključje, da je en ulomek na levi drugi "obrnjen"? Greh bi bil ne izkoristiti tega:

To pravilo se zelo pogosto uporablja pri reševanju eksponentnih enačb, dobro si ga zapomnite!

Potem bo izvirna enačba postala taka:

Z rešitvijo te kvadratne enačbe boste dobili naslednje korene:

2. Druga rešitev: obe strani enačbe delimo z izrazom na levi (ali desni). Če delim s tem, kar je na desni, potem dobim:

Kje (zakaj?!)

3. Sploh se ne želim ponavljati, vse je bilo že toliko "prežvečeno".

4. enakovredna kvadratni enačbi, korenine

5. Morate uporabiti formulo, podano v prvi težavi, potem boste dobili to:

Enačba se je spremenila v trivialno identiteto, ki velja za vse. Potem je odgovor poljubno realno število.

No, zdaj ste vadili reševanje preproste eksponentne enačbe. Zdaj vam želim dati nekaj življenjskih primerov, ki vam bodo pomagali razumeti, zakaj so načeloma potrebni. Tukaj bom navedel dva primera. Eden od njih je povsem vsakdanji, drugi pa je bolj znanstvenega kot praktičnega pomena.

Primer 1 (merkantilno) Naj imate rublje, vendar jih želite spremeniti v rublje. Banka vam ponuja, da vam ta denar vzame po letni obrestni meri z mesečno kapitalizacijo obresti (mesečno obračunavanje). Vprašanje je, koliko mesecev morate odpreti depozit, da dosežete zahtevani končni znesek? Precej vsakdanje opravilo, kajne? Kljub temu je njena rešitev povezana s konstrukcijo ustrezne eksponentne enačbe: Naj bo začetna vsota, - končni znesek, - obrestna mera za obdobje, - število obdobij. Nato:

V našem primeru (če je stopnja letna, potem se izračuna na mesec). Zakaj je razdeljen na? Če ne poznate odgovora na to vprašanje, se spomnite teme ""! Potem dobimo to enačbo:

To eksponentno enačbo je že mogoče rešiti le s pomočjo kalkulatorja (na to namiguje njegov videz, za to pa je potrebno znanje logaritmov, s katerimi se bomo seznanili malo kasneje), kar bom tudi storil: ... Takole , da bi dobili milijon, bomo morali prispevati en mesec (ne zelo hitro, kajne?).

Primer 2 (precej znanstven). Kljub njegovi določeni "izolaciji" priporočam, da ste pozorni nanj: redno "zdrsne na enotni državni izpit!! (problem vzet iz “prave” verzije) Med razpadom radioaktivni izotop njegova masa se zmanjšuje po zakonu, kjer je (mg) začetna masa izotopa, (min.) je čas, ki je pretekel od začetnega trenutka, (min.) je razpolovna doba. V začetnem trenutku je masa izotopa mg. Njegova razpolovna doba je min. Po koliko minutah bo masa izotopa enaka mg? V redu je: samo vzamemo in nadomestimo vse podatke v formulo, ki nam je predlagana:

Oba dela razdelimo na, "v upanju", da bomo na levi dobili nekaj prebavljivega:

Pa imamo veliko srečo! Na levi je, potem pa pojdimo na enakovredno enačbo:

Kje je min.

Kot lahko vidite, imajo eksponentne enačbe zelo realne aplikacije v praksi. Zdaj vam želim pokazati drug (preprost) način za reševanje eksponentnih enačb, ki temelji na vzetju skupnega faktorja iz oklepajev in nato združevanju členov. Naj vas ne prestrašijo moje besede, s to metodo ste se srečali že v 7. razredu, ko ste se učili polinome. Na primer, če bi morali izraz faktorizirati:

Združimo: prvi in ​​tretji člen ter drugi in četrti. Jasno je, da sta prvi in ​​tretji razlika kvadratov:

drugi in četrti pa imata skupni faktor tri:

Potem je prvotni izraz enakovreden temu:

Kje izpeljati skupni faktor ni več težko:

torej

Približno tako bomo naredili pri reševanju eksponentnih enačb: poiskali »skupnost« med izrazi in jo vzeli iz oklepajev, potem pa - naj bo karkoli, verjamem, da bomo imeli srečo =)) Na primer:

Na desni še zdaleč ni potenca sedmih (sem preveril!) In na levi - je malo bolje, faktor a lahko seveda "odsekate" od drugega od prvega člena in nato obravnavate s tem, kar imaš, ampak bodimo bolj preudarni s teboj. Nočem se ukvarjati z ulomki, ki neizogibno nastanejo pri "izbiranju", ali ne bi tega preprosto odstranil? Potem ne bom imel nobenih frakcij: kot pravijo, volkovi so siti in ovce varne:

Izračunaj izraz v oklepaju. Čarobno, čarobno se izkaže, da (presenetljivo, čeprav kaj drugega naj pričakujemo?).

Nato obe strani enačbe zmanjšamo za ta faktor. Dobimo: , od.

Tukaj je bolj zapleten primer (precej malo, res):

Kakšen problem! Tukaj ga nimamo skupna točka! Ni povsem jasno, kaj storiti zdaj. Naredimo, kar je v naši moči: najprej premaknite "štirice" na eno stran in "petice" na drugo:

Zdaj pa izločimo "generala" na levi in ​​desni:

In kaj sedaj? Kakšna je korist od tako neumne skupine? Na prvi pogled se sploh ne vidi, a poglejmo globlje:

No, zdaj se bomo prepričali, da imamo na levi samo izraz c, na desni pa vse ostalo. Kako naj to naredimo? Takole: obe strani enačbe najprej delite s (tako se znebimo eksponenta na desni), nato pa obe strani delimo s (tako se znebimo številskega faktorja na levi). Končno dobimo:

Neverjetno! Na levi strani imamo izraz, na desni pa preprost izraz. Potem takoj sklepamo, da

Tu je še en primer za potrditev:

Pripeljal ga bom kratka rešitev(ne da bi se zares obremenjevali z razlagami), poskusite sami razumeti vse "tankosti" rešitve.

Sedaj pa še končna utrditev prejetega gradiva. Poskusite sami rešiti naslednje težave. Podal bom le kratka priporočila in nasvete za njihovo reševanje:

1. Vzemimo skupni faktor iz oklepaja: Kje:
2. Predstavimo prvi izraz v obliki: , delimo obe strani z in dobimo to
3. , potem se prvotna enačba preoblikuje v obliko: No, zdaj pa namig - poiščite, kje sva s tabo že rešila to enačbo!
4. Predstavljajte si, kako, kako, ah, no, nato delite obe strani s, tako da dobite najpreprostejšo eksponentno enačbo.
5. Izvlecite iz oklepaja.
6. Izvlecite iz oklepaja.

EKSPONENTNE ENAČBE. POVPREČNA STOPNJA

Predvidevam, da po branju prvega članka, ki je govoril o kaj so eksponentne enačbe in kako jih rešiti, obvladali ste potrebni minimum znanje, potrebno za reševanje preprostih primerov.

Zdaj si bom ogledal drugo metodo za reševanje eksponentnih enačb, to je

»metoda uvajanja nove spremenljivke« (ali zamenjave). Rešuje večino »težjih« nalog na temo eksponentnih enačb (pa ne samo enačb). Ta metoda je ena najpogosteje uporabljenih v praksi. Najprej priporočam, da se seznanite s temo.

Kot ste razumeli že iz imena, je bistvo te metode vpeljati takšno spremembo spremenljivke, da se bo vaša eksponentna enačba čudežno spremenila v tisto, ki jo boste zlahka rešili. Vse, kar vam preostane po rešitvi te zelo »poenostavljene enačbe«, je, da naredite »obratno zamenjavo«: torej vrnitev od zamenjanega k zamenjanemu. Ponazorimo, kar smo pravkar povedali, z zelo preprostim primerom:

Primer 1:

Ta enačba je rešena z uporabo "preproste zamenjave", kot jo matematiki omalovažujoče imenujejo. Pravzaprav je zamenjava tukaj najbolj očitna. To je treba samo videti

Potem se bo prvotna enačba spremenila v tole:

Če si dodatno predstavljamo, kako, potem je popolnoma jasno, kaj je treba zamenjati: seveda, . Kaj potem postane prvotna enačba? Evo kaj:

Njegove korenine zlahka najdete sami: . Kaj naj storimo zdaj? Čas je, da se vrnemo k prvotni spremenljivki. Kaj sem pozabil omeniti? Namreč: pri zamenjavi določene stopnje z novo spremenljivko (torej pri zamenjavi vrste) me bo zanimalo samo pozitivne korenine! Zakaj, si zlahka odgovorite sami. Tako vas in mene ne zanima, vendar je drugi koren povsem primeren za nas:

Od kod potem.

odgovor:

Kot lahko vidite, je v prejšnjem primeru zamenjava samo prosila za naše roke. Na žalost ni vedno tako. Vendar ne preidimo naravnost na žalostno, ampak vadimo še en primer z dokaj preprosto zamenjavo

Primer 2.

Jasno je, da bomo najverjetneje morali opraviti zamenjavo (to je najmanjša izmed potenc, ki jih vsebuje naša enačba), vendar je treba pred uvedbo zamenjave našo enačbo nanjo »pripraviti«, in sicer: , . Potem lahko zamenjate, kot rezultat dobim naslednji izraz:

Oh groza: kubična enačba z naravnost grozljivimi formulami za njeno reševanje (no, če govorimo splošni pogled). A ne obupajmo takoj, ampak premislimo, kaj bi morali narediti. Predlagal bom goljufanje: vemo, da moramo dobiti »lep« odgovor, da ga dobimo v obliki neke moči tri (zakaj bi bilo to, kajne?). Poskusimo uganiti vsaj en koren naše enačbe (ugibati bom začel s potencami tri).

Prva ugibanja. Ni koren. Žal in ah ...

.
Leva stran je enaka.
Desni del: !
Jejte! Uganil prvi koren. Zdaj bodo stvari lažje!

Ali poznate shemo delitve "kota"? Seveda ga imaš, uporabiš ga, ko eno število deliš z drugim. Toda malo ljudi ve, da je enako mogoče storiti s polinomi. Obstaja en čudovit izrek:

Če uporabim mojo situacijo, mi to pove, da je deljivo brez ostanka z. Kako poteka delitev? Tako:

Pogledam, s katerim monomom bi moral pomnožiti, da dobim Clearly, nato pa:

Od dobljenega izraza odštejem, dobim:

Zdaj, s čim moram pomnožiti, da dobim? Jasno je, da bom dobil:

in ponovno odštejte dobljeni izraz od preostalega:

No, zadnji korak je množenje in odštevanje od preostalega izraza:

Hura, delitve je konec! Kaj smo si nabrali zasebno? Samo po sebi: .

Nato smo dobili naslednjo razširitev prvotnega polinoma:

Rešimo drugo enačbo:

Ima korenine:

Nato izvirna enačba:

ima tri korenine:

Zadnjo korenino bomo seveda zavrgli, saj je manj kot nič. In prva dva po obratni zamenjavi nam bosta dala dva korena:

Odgovor: ..

S tem primerom vas sploh nisem hotel prestrašiti, temveč sem želel to pokazati, čeprav smo imeli precej enostavna zamenjava, je kljub temu pripeljala do precej kompleksna enačba, katerega rešitev je od nas zahtevala nekaj posebnega znanja. No, nihče ni imun pred tem. Toda zamenjava je bila v tem primeru povsem očitna.

Tukaj je primer z nekoliko manj očitno zamenjavo:

Sploh ni jasno, kaj naj storimo: težava je v tem, da sta v naši enačbi dve različni bazi in ene baze ni mogoče dobiti iz druge tako, da jo dvignemo na katero koli (razumno, naravno) potenco. Vendar, kaj vidimo? Obe bazi se razlikujeta le v predznaku, njun produkt pa je razlika kvadratov enaka ena:

definicija:

Tako so števila, ki so osnove v našem primeru, konjugirana.

V tem primeru bi bil pameten korak pomnožite obe strani enačbe s konjugiranim številom.

Na primer, on, potem bo leva stran enačbe enaka in desna. Če naredimo zamenjavo, bo naša prvotna enačba postala taka:

njegove korenine torej in če se tega spomnimo, to razumemo.

Odgovor: , .

Nadomestna metoda praviloma zadostuje za rešitev večine »šolskih« eksponentnih enačb. Naslednje naloge so vzete iz enotnega državnega izpita C1 ( povečana raven težave). Ti si že dovolj pismen, da te primere rešiš sam. Dam samo zahtevano zamenjavo.

1. Reši enačbo:
2. Poiščite korenine enačbe:
3. Reši enačbo: . Poiščite vse korenine te enačbe, ki pripadajo segmentu:

Zdaj pa še nekaj kratkih pojasnil in odgovorov:

1. Tukaj je dovolj, da ugotovimo, da ... Potem bo izvirna enačba enakovredna tej: Ta enačba rešiti z zamenjavo Nadaljnje izračune opravite sami. Na koncu se bo vaša naloga zmanjšala na reševanje preprostih trigonometričnih problemov (odvisno od sinusa ali kosinusa). rešitev podobni primeri pogledali ga bomo v drugih razdelkih.
2. Tukaj lahko celo storite brez zamenjave: samo premaknite subtrahend v desno in predstavite obe bazi s potencami dvojke: , nato pa pojdite naravnost na kvadratno enačbo.
3. Tudi tretja enačba je rešena precej standardno: predstavljajmo si, kako. Nato z zamenjavo dobimo kvadratno enačbo: potem,

   Saj že veste, kaj je logaritem, kajne? ne? Potem pa nujno preberi temo!

   Prvi koren očitno ne pripada segmentu, drugi pa je nejasen! A izvedeli bomo zelo kmalu! Ker torej (to je lastnost logaritma!) Primerjajmo:

   Odštejemo z obeh strani, potem dobimo:

   Leva stran lahko predstavimo kot:

   pomnoži obe strani z:

   potem lahko pomnožimo s

   Nato primerjajte:

   od takrat:

   Potem drugi koren pripada zahtevanemu intervalu

   odgovor:

Kot vidiš, izbira korenin eksponentnih enačb zahteva dokaj globoko poznavanje lastnosti logaritmov, zato vam svetujem, da ste pri reševanju eksponentnih enačb čim bolj previdni. Kot razumete, je v matematiki vse med seboj povezano! Kot je rekel moj učitelj matematike: "matematike, tako kot zgodovine, ni mogoče brati čez noč."

Praviloma vse Težava pri reševanju nalog C1 je ravno izbira korenin enačbe. Vadimo še z enim primerom:

Jasno je, da se sama enačba reši povsem preprosto. Z zamenjavo zmanjšamo prvotno enačbo na naslednje:

Najprej si oglejmo prvi koren. Primerjajmo in: od takrat. (lastnina logaritemska funkcija, pri). Potem je jasno, da prvi koren ne pripada našemu intervalu. Zdaj drugi koren: . Jasno je, da (ker funkcija pri narašča). Ostaja še primerjava in...

saj torej hkrati. Tako lahko »zabijem klin« med in. Ta klin je številka. Prvi izraz je manjši, drugi pa večji. Potem je drugi izraz večji od prvega in koren pripada intervalu.

Odgovor: .

Nazadnje si poglejmo še en primer enačbe, kjer je zamenjava precej nestandardna:

Začnimo takoj s tem, kaj je mogoče storiti in kaj - načeloma je mogoče storiti, vendar je bolje, da tega ne storite. Vse si lahko predstavljate skozi moči tri, dve in šest. Kam vodi? To ne bo vodilo do ničesar: zmešnjava stopinj, od katerih se bo nekaterih precej težko znebiti. Kaj je potem potrebno? Upoštevajmo, da a In kaj nam bo to dalo? In dejstvo, da lahko rešitev tega primera reduciramo na rešitev dokaj preproste eksponentne enačbe! Najprej zapišimo našo enačbo kot:

Zdaj delimo obe strani dobljene enačbe z:

Eureka! Zdaj lahko zamenjamo, dobimo:

No, zdaj ste vi na vrsti za reševanje demonstracijskih nalog, jaz pa jih bom le na kratko komentiral, da ne boste zmedeni prava pot! Vso srečo!

1. Najtežji! Tukaj je tako težko videti zamenjavo! Toda kljub temu je ta primer mogoče popolnoma rešiti z uporabo praznjenje polni kvadrat . Za rešitev je dovolj upoštevati, da:

Potem je tukaj vaša zamenjava:

(Upoštevajte, da tukaj v naši zamenjavi ne moremo zavreči negativni koren!!! Zakaj tako misliš?)

Če želite zdaj rešiti primer, morate rešiti samo dve enačbi:

Oboje je mogoče rešiti s "standardno zamenjavo" (toda drugo v enem primeru!)

2. Upoštevajte to in zamenjajte.

3. Število razgradi na soproste faktorje in dobljeni izraz poenostavi.

4. Števec in imenovalec ulomka delite z (ali, če želite) in opravite zamenjavo oz.

5. Upoštevajte, da sta števili in konjugirani.

EKSPONENTNE ENAČBE. NAPREDNI NIVO

Poleg tega poglejmo še en način - reševanje eksponentnih enačb z logaritemsko metodo. Ne morem reči, da je reševanje eksponentnih enačb s to metodo zelo priljubljeno, vendar nas le v nekaterih primerih lahko pripelje do prava odločitev naša enačba. Še posebej pogosto se uporablja za reševanje t.i. mešane enačbe ": torej tiste, kjer se pojavljajo funkcije različnih vrst.

Na primer, enačba oblike:

v splošnem primeru jo je mogoče rešiti le z logaritmiranjem obeh strani (na primer na osnovo), pri čemer se bo prvotna enačba spremenila v naslednje:

Poglejmo si naslednji primer:

Jasno je, da ODZ logaritemski funkcije, ki nas zanimajo samo. Vendar to ne izhaja samo iz ODZ logaritma, ampak še iz enega razloga. Mislim, da vam ne bo težko uganiti, kateri je.

Vzemimo logaritem obeh strani naše enačbe k osnovi:

Kot vidite, nas je logaritem naše prvotne enačbe hitro pripeljal do pravilnega (in čudovitega!) odgovora. Vadimo še z enim primerom:

Tudi tukaj ni nič narobe: vzemimo logaritem obeh strani enačbe k osnovi, potem dobimo:

Naredimo zamenjavo:

Vendar smo nekaj zamudili! Ste opazili, kje sem naredil napako? Konec koncev, potem:

ki ne izpolnjuje zahteve (pomislite, od kod prihaja!)

odgovor:

Poskusite zapisati rešitev spodnjih eksponentnih enačb:

Zdaj primerjajte svojo odločitev s tem:

1. Logaritmirajmo obe strani na osnovo, pri čemer upoštevamo, da:

(drugi koren za nas ni primeren zaradi zamenjave)

2. Logaritem na osnovo:

Pretvorimo dobljeni izraz v naslednjo obliko:

EKSPONENTNE ENAČBE. KRATEK OPIS IN OSNOVNE FORMULE

Eksponentna enačba

Enačba oblike:

klical najenostavnejša eksponentna enačba.

Lastnosti stopinj

Pristopi k rešitvi

• Redukcija na isto osnovo
• Vodi k isti indikator stopnje
• Spremenljiva zamenjava
• Poenostavitev izraza in uporaba enega od zgornjih.