Final sınavına hazırlık aşamasında lise öğrencilerinin “Üstel Denklemler” konusundaki bilgilerini geliştirmeleri gerekmektedir. Geçmiş yılların deneyimi, bu tür görevlerin okul çocukları için bazı zorluklara neden olduğunu göstermektedir. Bu nedenle lise öğrencilerinin, hazırlık düzeyleri ne olursa olsun, teoriye iyice hakim olmaları, formülleri hatırlamaları ve bu tür denklemleri çözme ilkesini anlamaları gerekir. Bu tür görevlerle başa çıkmayı öğrenen mezunlar, aşağıdakilere güvenebileceklerdir: yüksek puanlar matematikte Birleşik Devlet Sınavını geçerken.
Shkolkovo ile sınav testine hazır olun!
Pek çok öğrenci, kapsadıkları materyalleri incelerken denklemleri çözmek için gereken formülleri bulma sorunuyla karşı karşıya kalıyor. Okul ders kitabı her zaman elinizin altında değildir ve seçim gerekli bilgilerİnternetteki konuyla ilgili bilgi edinmek uzun zaman alıyor.
Shkolkovo eğitim portalı öğrencileri bilgi tabanımızı kullanmaya davet ediyor. Tamamen uyguluyoruz yeni yöntem son teste hazırlık. Web sitemizde çalışarak bilgi eksikliklerini tespit edebilecek ve en çok zorluğa neden olan görevlere dikkat edebileceksiniz.
Shkolkovo öğretmenleri gerekli her şeyi topladı, sistemleştirdi ve sundu başarılı tamamlama Birleşik Devlet Sınavı materyali en basit ve en erişilebilir biçimde.
Temel tanımlar ve formüller “Teorik Arka Plan” bölümünde sunulmaktadır.
Materyali daha iyi anlamak için ödevleri tamamlayarak pratik yapmanızı öneririz. Hesaplama algoritmasını anlamak için bu sayfada sunulan çözümlerle birlikte üstel denklem örneklerini dikkatlice inceleyin. Bundan sonra “Dizinler” bölümündeki görevleri gerçekleştirmeye devam edin. En kolay görevlerle başlayabilir veya doğrudan birkaç bilinmeyenli karmaşık üstel denklemleri çözmeye geçebilirsiniz. Web sitemizdeki egzersiz veritabanı sürekli olarak desteklenmekte ve güncellenmektedir.
Sizi zora sokan göstergeli örnekleri “Favoriler”e ekleyebilirsiniz. Bu şekilde onları hızlı bir şekilde bulabilir ve çözümü öğretmeninizle tartışabilirsiniz.
Birleşik Devlet Sınavını başarıyla geçmek için her gün Shkolkovo portalında çalışın!
Üstel denklemler, bilinmeyenin üssün içinde yer aldığı denklemlerdir. En basit üstel denklem şu şekildedir: a x = a b, burada a> 0, a 1, x bilinmiyor.
Üstel denklemlerin dönüştürüldüğü kuvvetlerin temel özellikleri: a>0, b>0.
Üstel denklemleri çözerken aynı zamanda aşağıdaki özellikler üstel fonksiyon: y = a x , a > 0, a1:
Bir sayıyı kuvvet olarak temsil etmek için temel ifadeyi kullanın. logaritmik özdeşlik: b = , a > 0, a1, b > 0.
"Üstel Denklemler" konulu problemler ve testler
- Üstel denklemler
Dersler: 4 Ödevler: 21 Testler: 1
- Üstel denklemler - Matematikte Birleşik Devlet Sınavının gözden geçirilmesi için önemli konular
Görevler: 14
- Üstel ve logaritmik denklem sistemleri - Gösterici ve logaritmik fonksiyonlar 11. sınıf
Dersler: 1 Ödevler: 15 Testler: 1
- §2.1. Üstel denklemleri çözme
Dersler: 1 Görevler: 27
- §7 Üstel ve logaritmik denklemler ve eşitsizlikler - Bölüm 5. Üstel ve logaritmik fonksiyonlar, 10. sınıf
Dersler: 1 Görevler: 17
Üstel denklemleri başarıyla çözmek için kuvvetlerin temel özelliklerini, üstel fonksiyonun özelliklerini ve temel logaritmik özdeşliği bilmeniz gerekir.
Üstel denklemleri çözerken iki ana yöntem kullanılır:
- a f(x) = a g(x) denkleminden f(x) = g(x) denklemine geçiş;
- yeni hatların devreye alınması.
Örnekler.
1. Denklemler en basitine indirgenmiştir. Denklemin her iki tarafının aynı tabana sahip bir kuvvete indirgenmesiyle çözülürler.
3x = 9x – 2 .
Çözüm:
3 x = (3 2) x – 2;
3 x = 3 2x – 4;
x = 2x –4;
x = 4.
Cevap: 4.
2. Parantezlerin ortak çarpanı çıkarılarak çözülen denklemler.
Çözüm:
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.
Cevap: 3.
3. Değişken değişikliği kullanılarak çözülen denklemler.
Çözüm:
2 2x + 2x – 12 = 0
2 x = y'yi gösteriyoruz.
y 2 + y – 12 = 0
y1 = - 4; y2 = 3.
a) 2 x = - 4. Denklemin çözümü yoktur çünkü 2 x > 0.
b) 2 x = 3; 2 x = 2 log 2 3; x = log 2 3.
Cevap: günlük 2 3.
4. Tabanları birbirine indirgenemeyen iki farklı kuvvet içeren denklemler.
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.
Cevap: 2.
5. ax ve bx'e göre homojen olan denklemler.
9 x + 4 x = 2,5 × 6 x.
Çözüm:
3 2x – 2,5 × 2 x × 3 x +2 2x = 0 |: 2 2x > 0
(3/2) 2x – 2,5 × (3/2) x + 1 = 0.
(3/2) x = y'yi gösterelim.
y 2 – 2,5y + 1 = 0,
y1 = 2; y2 = ½.
Cevap: log 3/2 2; - log 3/2 2.
1°. Üstel denklemlerÜslü değişken içeren denklemlere denir.
Üstel denklemlerin çözümü kuvvetlerin özelliğine dayanır: aynı tabana sahip iki kuvvet ancak ve ancak üslerinin eşit olması durumunda eşittir.
2°. Üstel denklemleri çözmek için temel yöntemler:
1) en basit denklemin bir çözümü vardır;
2) tabana göre logaritmik formda bir denklem A biçimlendirmek için azaltın;
3) formdaki bir denklem denkleme eşdeğerdir;
4) formun denklemi denklemine eşdeğerdir.
5) formdaki bir denklem, bir denklemin değiştirilmesi yoluyla indirgenir ve daha sonra bir dizi basit üstel denklem çözülür;
6) karşılıklı denklem karşılıklılar yerine koyma yoluyla bir denkleme indirgerler ve ardından bir dizi denklemi çözerler;
7) göre homojen denklemler a g(x) Ve bg(x) buna göre tür yerine koyma yoluyla bir denkleme indirgerler ve ardından bir dizi denklemi çözerler.
Üstel denklemlerin sınıflandırılması.
1. Bir tabana giderek çözülen denklemler.
Örnek 18. Denklemi çözün .
Çözüm: Tüm kuvvet tabanlarının 5: sayısının kuvvetleri olduğu gerçeğinden yararlanalım.
2. Bir üsse geçilerek çözülen denklemler.
Bu denklemler orijinal denklemin forma dönüştürülmesiyle çözülür. Orantı özelliği kullanılarak en basit haline indirgenmiştir.
Örnek 19. Denklemi çözün:
3. Parantezlerin ortak çarpanı çıkarılarak çözülen denklemler.
Bir denklemde her bir üs diğerinden belirli bir sayı kadar farklıysa, denklemler c üssünün parantez dışına alınmasıyla çözülür. en düşük oran.
Örnek 20. Denklemi çözün.
Çözüm: Denklemin sol tarafındaki parantez içindeki üssün en küçük olduğu dereceyi alalım:
Örnek 21. Denklemi çözün
Çözüm: Denklemin sol tarafında 4 tabanındaki kuvvetleri içeren terimleri, sağ tarafında 3 tabanındaki kuvvetleri içeren terimleri ayrı ayrı gruplayalım, ardından en küçük üslü kuvvetleri parantezlerin dışına koyalım:
4. İkinci dereceden (veya kübik) denklemlere indirgenen denklemler.
Aşağıdaki denklemler yeni bir y değişkeni için ikinci dereceden bir denkleme indirgenir:
a) bu durumda oyuncu değişikliğinin türü;
b) oyuncu değişikliğinin türü ve.
Örnek 22. Denklemi çözün .
Çözüm: Değişken değişikliği yapalım ve ikinci dereceden denklemi çözelim:
.
Cevap: 0; 1.
5. Üstel fonksiyonlara göre homojen olan denklemler.
Formun bir denklemi homojen denklem bilinmeyenlere göre ikinci derece bir x Ve bx. Bu tür denklemler, önce her iki tarafı da bölerek ve ardından bunları ikinci dereceden denklemlere koyarak indirgenir.
Örnek 23. Denklemi çözün.
Çözüm: Denklemin her iki tarafını da şuna bölün:
Koyarak kökleri olan ikinci dereceden bir denklem elde ederiz.
Şimdi sorun bir dizi denklemin çözümüne geliyor . İlk denklemden bunu buluyoruz. İkinci denklemin kökleri yoktur, çünkü herhangi bir değer için X.
Cevap: -1/2.
6. Üstel fonksiyonlara göre rasyonel denklemler.
Örnek 24. Denklemi çözün.
Çözüm: Kesrin payını ve paydasını aşağıdaki sayıya bölün: 3x ve iki yerine bir üstel fonksiyon elde ediyoruz:
7. Formun denklemleri .
Bir küme ile bu tür denklemler kabul edilebilir değerler(ODZ), koşula göre belirlenen, denklemin her iki tarafının logaritması alınarak eşdeğer bir denkleme indirgenir, bu da iki denklemden oluşan bir diziye eşdeğerdir.
Örnek 25. Denklemi çözün: .
.
Didaktik materyal.
Denklemleri çözün:
1. ; 2. ; 3. ;
4. ; 5. ; 6. ;
9. ; 10. ; 11. ;
14. ; 15. ;
16. ; 17. ;
18. ; 19. ;
20. ; 21. ;
22. ; 23. ;
24. ; 25. .
26. Denklemin köklerinin çarpımını bulun .
27. Denklemin köklerinin toplamını bulun .
İfadenin anlamını bulun:
28. , nerede x 0– denklemin kökü;
29. , nerede x 0 – bütün kök denklemler .
Denklemi çözün:
31. ; 32. .
Cevaplar: 1.0; 2.-2/9; 3.1/36; 4.0, 0.5; 5.0; 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. .
8 numaralı konu.
Üstel eşitsizlikler.
1°. Üssü değişken içeren eşitsizliğe denir üstel eşitsizlik.
2°. Çözüm üstel eşitsizlikler dayalı tür aşağıdaki ifadeler:
eğer ise eşitsizlik şuna eşittir;
eğer ise eşitsizlik eşittir.
Üstel eşitsizlikleri çözerken, üstel denklemleri çözerken kullandığınız tekniklerin aynısını kullanın.
Örnek 26. Eşitsizliği çözün (tek bir üsse taşınma yöntemi).
Çözüm: O zamandan beri , o zaman bu eşitsizlikşu şekilde yazılabilir: . O zamandan beri, bu eşitsizlik eşitsizliğe eşdeğerdir .
Son eşitsizliği çözerek şunu elde ederiz:
Örnek 27. Eşitsizliği çözün: ( ortak çarpanı parantezlerden çıkararak).
Çözüm: Eşitsizliğin sol tarafındaki, sağ tarafındaki parantezleri çıkarıp eşitsizliğin her iki tarafını da (-2)'ye bölerek eşitsizliğin işaretini ters yönde değiştirelim:
O zamandan beri göstergelerin eşitsizliğine geçildiğinde eşitsizliğin işareti yine tersine değişiyor. Anlıyoruz. Dolayısıyla bu eşitsizliğin tüm çözümlerinin kümesi aralıktır.
Örnek 28. Eşitsizliği çözün ( yeni bir değişken ekleyerek).
Çözüm: Let . O zaman bu eşitsizlik şu şekli alacaktır: veya , bunun çözümü aralıktır.
Buradan. Fonksiyon arttığına göre .
Didaktik materyal.
Eşitsizliğin çözüm kümesini listeleyin:
1. ; 2. ; 3. ;
6. Hangi değerlerde X Fonksiyon grafiğindeki noktalar düz çizginin altında mı bulunuyor?
7. Hangi değerlerde X Fonksiyonun grafiğindeki noktalar en az düz çizgi kadar alçakta mı bulunuyor?
Eşitsizliği çözün:
8. ; 9. ; 10. ;
13. Eşitsizliğin en büyük tamsayı çözümünü belirtin .
14. Eşitsizliğin en büyük tam sayı ile en küçük tam sayı çözümlerinin çarpımını bulun .
Eşitsizliği çözün:
15. ; 16. ; 17. ;
18. ; 19. ; 20. ;
21. ; 22. ; 23. ;
24. ; 25. ; 26. .
Fonksiyonun etki alanını bulun:
27. ; 28. .
29. Her fonksiyonun değerinin 3'ten büyük olduğu argüman değerleri kümesini bulun:
Ve .
Cevaplar: 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.
Bazıları size daha karmaşık görünebilir, bazıları ise tam tersine çok basittir. Ancak hepsinin önemli bir ortak özelliği var: Gösterimleri $f\left(x \right)=((a)^(x))$ üstel fonksiyonunu içeriyor. O halde tanımı tanıtalım:
Üstel bir denklem, üstel bir fonksiyon içeren herhangi bir denklemdir; $((a)^(x))$ biçimindeki ifade. Belirtilen fonksiyona ek olarak, bu tür denklemler diğer cebirsel yapıları (polinomlar, kökler, trigonometri, logaritmalar vb.) içerebilir.
Tamam o zaman. Tanımı çözdük. Şimdi soru şu: Bütün bu saçmalıkları nasıl çözeceğiz? Cevap hem basit hem de karmaşık.
İyi haberle başlayalım: Birçok öğrenciye ders verme deneyimime dayanarak, çoğunun üstel denklemleri aynı logaritmalardan ve hatta trigonometriden çok daha kolay bulduğunu söyleyebilirim.
Ancak kötü haber de var: Bazen her türlü ders kitabı ve sınav için problem derleyenler "ilham"a kapılırlar ve uyuşturucuyla iltihaplanan beyinleri o kadar acımasız denklemler üretmeye başlar ki, bunları çözmek sadece öğrenciler için değil, hatta birçok öğretmen için bile sorunlu hale gelir. bu tür sorunlara takılıp kalın.
Ancak üzücü şeylerden bahsetmeyelim. Ve hikayenin en başında verilen üç denkleme dönelim. Her birini çözmeye çalışalım.
İlk denklem: $((2)^(x))=4$. Peki 4 sayısını elde etmek için 2 sayısını hangi kuvvete yükseltmelisiniz? Muhtemelen ikincisi? Sonuçta, $((2)^(2))=2\cdot 2=4$ - ve doğru sayısal eşitliği elde ettik, yani. gerçekten $x=2$. Teşekkürler Kaptan, ama bu denklem o kadar basitti ki kedim bile çözebilirdi :)
Aşağıdaki denkleme bakalım:
\[((5)^(2x-3))=\frac(1)(25)\]
Ama burada durum biraz daha karmaşık. Birçok öğrenci $((5)^(2))=25$ çarpım tablosunun olduğunu biliyor. Bazıları ayrıca $((5)^(-1))=\frac(1)(5)$'ın aslında negatif kuvvetlerin tanımı olduğundan şüpheleniyor ($((a)^(-n))= \ formülüne benzer) frac(1)(((a)^(n))))$).
Son olarak, yalnızca seçilmiş birkaç kişi bu gerçeklerin birleştirilebileceğini ve aşağıdaki sonucu verebileceğini fark ediyor:
\[\frac(1)(25)=\frac(1)(((5)^(2)))=((5)^(-2))\]
Böylece bizim orijinal denklem aşağıdaki gibi yeniden yazılacaktır:
\[((5)^(2x-3))=\frac(1)(25)\Rightarrow ((5)^(2x-3))=((5)^(-2))\]
Ancak bu zaten tamamen çözülebilir! Denklemin solunda üstel fonksiyon var, denklemin sağında üstel fonksiyon var, bunların dışında başka hiçbir şey yok. Bu nedenle, üsleri "bir kenara atabiliriz" ve göstergeleri aptalca eşitleyebiliriz:
Her öğrencinin birkaç satırda çözebileceği en basit doğrusal denklemi elde ettik. Tamam, dört satır halinde:
\[\begin(align)& 2x-3=-2 \\& 2x=3-2 \\& 2x=1 \\& x=\frac(1)(2) \\\end(align)\]
Son dört satırda ne olduğunu anlamadıysanız mutlaka “doğrusal denklemler” konusuna dönüp konuyu tekrar edin. Çünkü bu konuyu net bir şekilde anlamadan üstel denklemlerle uğraşmak için henüz çok erken.
\[((9)^(x))=-3\]
Peki bunu nasıl çözebiliriz? İlk düşünce: $9=3\cdot 3=((3)^(2))$, dolayısıyla orijinal denklem şu şekilde yeniden yazılabilir:
\[((\sol(((3)^(2)) \sağ))^(x))=-3\]
Daha sonra bir kuvveti bir kuvvete yükseltirken üslerin çarpıldığını hatırlıyoruz:
\[((\left(((3)^(2)) \right))^(x))=((3)^(2x))\Rightarrow ((3)^(2x))=-(( 3)^(1))\]
\[\begin(align)& 2x=-1 \\& x=-\frac(1)(2) \\\end(align)\]
Ve böyle bir karar için dürüstçe hak edilmiş iki tane alacağız. Çünkü bir Pokemon soğukkanlılığıyla üçün önündeki eksi işaretini bu üçün kuvvetine gönderdik. Ama bunu yapamazsın. İşte nedeni. Şuna bir göz at farklı derecelerüçüz:
\[\begin(matrix) ((3)^(1))=3& ((3)^(-1))=\frac(1)(3)& ((3)^(\frac(1)( 2))))=\sqrt(3) \\ ((3)^(2))=9& ((3)^(-2))=\frac(1)(9)& ((3)^(\ frac(1)(3)))=\sqrt(3) \\ ((3)^(3))=27& ((3)^(-3))=\frac(1)(27)& (( 3)^(-\frac(1)(2)))=\frac(1)(\sqrt(3)) \\\end(matrix)\]
Bu tableti derlerken hiçbir şeyi çarpıtmadım: Pozitif kuvvetlere, negatif kuvvetlere ve hatta kesirli olanlara baktım... peki, burada en az bir negatif sayı nerede? O gitti! Ve olamaz, çünkü üstel fonksiyon $y=((a)^(x))$, öncelikle her zaman yalnızca pozitif değerler alır (bir ne kadar çarpılırsa veya ikiye bölünürse bölünsün, yine de bir olacaktır) pozitif sayı) ve ikincisi, böyle bir fonksiyonun tabanı - $a$ sayısı - tanımı gereği pozitif bir sayıdır!
Peki $((9)^(x))=-3$ denklemi nasıl çözülür? Ama mümkün değil; kök yok. Ve bu anlamda üstel denklemler ikinci dereceden denklemlere çok benzer; kökleri de olmayabilir. Ancak ikinci dereceden denklemlerde kök sayısı diskriminant tarafından belirlenirse (pozitif diskriminant - 2 kök, negatif - kök yok), o zaman üstel denklemlerde her şey eşit işaretin sağındaki şeye bağlıdır.
Böylece, temel sonucu formüle edelim: $((a)^(x))=b$ formundaki en basit üstel denklemin kökü ancak ve ancak $b>0$ olduğunda olur. Bu basit gerçeği bilerek, size önerilen denklemin köklerinin olup olmadığını kolayca belirleyebilirsiniz. Onlar. Bunu çözmeye değer mi yoksa hemen köklerin olmadığını yazmaya değer mi?
Bu bilgi, daha fazla karar vermemiz gerektiğinde bize birçok kez yardımcı olacaktır. karmaşık görevler. Şimdilik bu kadar şarkı sözü yeter; üstel denklemleri çözmek için temel algoritmayı incelemenin zamanı geldi.
Üstel Denklemler Nasıl Çözülür?
Öyleyse problemi formüle edelim. Üstel denklemi çözmek gerekir:
\[((a)^(x))=b,\quad a,b>0\]
Daha önce kullandığımız “saf” algoritmaya göre, $b$ sayısını $a$ sayısının kuvveti olarak temsil etmek gerekir:
Ek olarak, $x$ değişkeni yerine herhangi bir ifade varsa, halihazırda çözülebilen yeni bir denklem elde ederiz. Örneğin:
\[\begin(align)& ((2)^(x))=8\Rightarrow ((2)^(x))=((2)^(3))\Rightarrow x=3; \\& ((3)^(-x))=81\Rightarrow ((3)^(-x))=((3)^(4))\Rightarrow -x=4\Rightarrow x=-4; \\& ((5)^(2x))=125\Rightarrow ((5)^(2x))=((5)^(3))\Rightarrow 2x=3\Rightarrow x=\frac(3)( 2). \\\bit(hizala)\]
Ve işin tuhafı, bu plan vakaların yaklaşık %90'ında işe yarıyor. Peki geri kalan %10 ne olacak? Geriye kalan %10 ise biraz "şizofrenik" üstel denklemlerdir:
\[((2)^(x))=3;\quad ((5)^(x))=15;\quad ((4)^(2x))=11\]
Peki, 3'ü elde etmek için 2'yi hangi kuvvete yükseltmeniz gerekiyor? Birinci? Ama hayır: $((2)^(1))=2$ yeterli değil. Saniye? İkisi de yok: $((2)^(2))=4$ çok fazla. O zaman hangisi?
Bilgili öğrenciler muhtemelen zaten tahmin etmişlerdir: Bu gibi durumlarda, "güzel" bir şekilde çözmenin mümkün olmadığı durumlarda, "ağır top" - logaritma - devreye girer. Logaritma kullanarak herhangi bir pozitif sayının herhangi bir pozitif sayının (biri hariç) kuvveti olarak temsil edilebileceğini hatırlatmama izin verin:
Bu formülü hatırladın mı? Öğrencilerime logaritmalardan bahsettiğimde her zaman uyarıyorum: bu formül (aynı zamanda ana logaritmik özdeşliktir veya dilerseniz logaritmanın tanımıdır) çok uzun süre aklınızdan çıkmayacak ve çoğu zaman "ortaya çıkacaktır". beklenmedik yerler. Peki, o ortaya çıktı. Denklemimize ve bu formüle bakalım:
\[\begin(align)& ((2)^(x))=3 \\& a=((b)^(((\log )_(b))a)) \\\end(align) \]
$a=3$'ın sağdaki orijinal sayımız olduğunu ve $b=2$'ın, ulaşmak istediğimiz üstel fonksiyonun temeli olduğunu varsayarsak sağ taraf, sonra aşağıdakileri elde ederiz:
\[\begin(align)& a=((b)^(((\log )_(b))a))\Rightarrow 3=((2)^(((\log )_(2))3 )); \\& ((2)^(x))=3\Rightarrow ((2)^(x))=((2)^(((\log )_(2))3))\Rightarrow x=( (\log )_(2))3. \\\bit(hizala)\]
Biraz garip bir yanıt aldık: $x=((\log )_(2))3$. Başka bir görevde, çoğu kişi böyle bir cevap konusunda şüpheye düşer ve çözümlerini tekrar kontrol etmeye başlar: Ya bir yerde bir hata ortaya çıkarsa? Sizi memnun etmek için acele ediyorum: burada bir hata yok ve üstel denklemlerin köklerindeki logaritmalar oldukça tipik durum. O yüzden alışın :)
Şimdi kalan iki denklemi benzetme yoluyla çözelim:
\[\begin(align)& ((5)^(x))=15\Rightarrow ((5)^(x))=((5)^(((\log )_(5))15)) \Rightarrow x=((\log )_(5))15; \\& ((4)^(2x))=11\Rightarrow ((4)^(2x))=((4)^(((\log )_(4))11))\Rightarrow 2x=( (\log )_(4))11\Rightarrow x=\frac(1)(2)((\log )_(4))11. \\\bit(hizala)\]
İşte bu! Bu arada, son cevap farklı şekilde yazılabilir:
Logaritma argümanına bir faktör ekledik. Ancak hiç kimse bizi bu faktörü tabana eklemekten alıkoyamıyor:
Üstelik her üç seçenek de doğru; çok basit farklı şekiller aynı numaranın kayıtları. Bu çözümde hangisini seçip yazacağınıza karar vermek size kalmıştır.
Böylece, $((a)^(x))=b$ formundaki herhangi bir üstel denklemi çözmeyi öğrendik; burada $a$ ve $b$ sayıları kesinlikle pozitiftir. Fakat sert gerçeklik dünyamız öyle ki basit görevlerçok çok nadir karşılaşacaksınız. Çoğu zaman şöyle bir şeyle karşılaşacaksınız:
\[\begin(align)& ((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11; \\& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& ((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09. \\\bit(hizala)\]
Peki bunu nasıl çözebiliriz? Bu hiç çözülebilir mi? Eğer öyleyse, nasıl?
Panik yapma. Tüm bu denklemler hızlı ve kolay bir şekilde şuna indirgenebilir: basit formüller bunu zaten düşündük. Cebir kursundan birkaç püf noktasını hatırlamanız yeterli. Ve elbette derecelerle çalışmanın kuralları yoktur. Şimdi size tüm bunları anlatacağım. :)
Üstel Denklemleri Dönüştürme
Hatırlanması gereken ilk şey: herhangi bir üstel denklem, ne kadar karmaşık olursa olsun, şu ya da bu şekilde en basit denklemlere - daha önce ele aldığımız ve nasıl çözeceğimizi bildiğimiz denklemlere - indirgenmelidir. Başka bir deyişle, herhangi bir üstel denklemi çözme şeması şuna benzer:
- Orijinal denklemi yazın. Örneğin: $((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11$;
- Garip şeyler yap. Ya da "denklemi dönüştürme" denen saçmalık;
- Çıktıda, $((4)^(x))=4$ veya buna benzer başka bir biçimin en basit ifadelerini alın. Dahası, bir başlangıç denklemi aynı anda bu tür birkaç ifadeyi verebilir.
İlk noktada her şey açık; kedim bile denklemi bir kağıda yazabilir. Üçüncü nokta da az çok açık görünüyor; yukarıda buna benzer bir sürü denklemi zaten çözdük.
Peki ya ikinci nokta? Ne tür dönüşümler? Neyi neye dönüştürmek? Peki nasıl?
Peki, öğrenelim. Öncelikle şunu belirtmek isterim. Tüm üstel denklemler iki türe ayrılır:
- Denklem aynı tabana sahip üstel fonksiyonlardan oluşur. Örnek: $((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11$;
- Formül farklı tabanlara sahip üstel fonksiyonlar içerir. Örnekler: $((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x))$ ve $((100)^(x-1) )\cdot ((2,7)^(1-x))=$0,09.
İlk türdeki denklemlerle başlayalım - çözülmesi en kolay olanlardır. Ve bunları çözerken, istikrarlı ifadelerin vurgulanması gibi bir teknik bize yardımcı olacaktır.
Kararlı bir ifadeyi izole etme
Bu denkleme tekrar bakalım:
\[((4)^(x))+((4)^(x-1))=((4)^(x+1))-11\]
Ne görüyoruz? Dördü farklı derecelere yükseltilir. Ama tüm bu dereceler - basit toplamlar$x$ değişkenini diğer sayılarla birlikte kullanın. Bu nedenle derecelerle çalışmanın kurallarını hatırlamak gerekir:
\[\begin(align)& ((a)^(x+y))=((a)^(x))\cdot ((a)^(y)); \\& ((a)^(x-y))=((a)^(x))):((a)^(y))=\frac(((a)^(x))))(((a )^(y))). \\\bit(hizala)\]
Basitçe söylemek gerekirse, toplama kuvvetlerin çarpımına, çıkarma işlemi de kolaylıkla bölme işlemine dönüştürülebilir. Bu formülleri denklemimizin derecelerine uygulamaya çalışalım:
\[\begin(align)& ((4)^(x-1))=\frac(((4)^(x)))(((4)^(1))))=((4)^ (x))\cdot \frac(1)(4); \\& ((4)^(x+1))=((4)^(x))\cdot ((4)^(1))=((4)^(x))\cdot 4. \ \\son(hizala)\]
Bu gerçeği dikkate alarak orijinal denklemi yeniden yazalım ve ardından tüm terimleri sol tarafta toplayalım:
\[\begin(align)& ((4)^(x))+((4)^(x))\cdot \frac(1)(4)=((4)^(x))\cdot 4 -11; \\& ((4)^(x))+((4)^(x))\cdot \frac(1)(4)-((4)^(x))\cdot 4+11=0. \\\bit(hizala)\]
İlk dört terim $((4)^(x))$ öğesini içerir - hadi bunu parantezden çıkaralım:
\[\begin(align)& ((4)^(x))\cdot \left(1+\frac(1)(4)-4 \right)+11=0; \\& ((4)^(x))\cdot \frac(4+1-16)(4)+11=0; \\& ((4)^(x))\cdot \left(-\frac(11)(4) \right)=-11. \\\bit(hizala)\]
Denklemin her iki tarafını da $-\frac(11)(4)$ kesrine bölmek kalıyor; esas olarak ters çevrilmiş kesirle çarpın - $-\frac(4)(11)$. Şunu elde ederiz:
\[\begin(align)& ((4)^(x))\cdot \left(-\frac(11)(4) \right)\cdot \left(-\frac(4)(11) \right )=-11\cdot \left(-\frac(4)(11) \right); \\& ((4)^(x))=4; \\& ((4)^(x))=((4)^(1)); \\& x=1. \\\bit(hizala)\]
İşte bu! Orijinal denklemi en basit haline indirgedik ve nihai cevaba ulaştık.
Aynı zamanda, çözme sürecinde $((4)^(x))$ ortak faktörünü keşfettik (ve hatta parantezden çıkardık) - bu kararlı bir ifadedir. Yeni bir değişken olarak belirlenebilir veya basitçe dikkatlice ifade edip cevaba ulaşabilirsiniz. Her durumda çözümün temel prensibi şudur:
Orijinal denklemde, tüm üstel fonksiyonlardan kolayca ayırt edilebilen bir değişken içeren kararlı bir ifade bulun.
İyi haber şu ki, hemen hemen her üstel denklem böylesine kararlı bir ifadeyi izole etmenize olanak sağlıyor.
Ama bir de kötü haber var: benzer ifadeler oldukça yanıltıcı olabilir ve tanımlanması oldukça zor olabilir. O halde bir soruna daha bakalım:
\[((5)^(x+2))+((0,2)^(-x-1))+4\cdot ((5)^(x+1))=2\]
Belki şimdi birisinin bir sorusu vardır: “Paşa, kafan mı karıştı? Burada farklı tabanlar var – 5 ve 0,2.” Ama gücü 0,2 tabanına dönüştürmeyi deneyelim. Örneğin ondalık kesri normal kesir haline getirerek kurtulalım:
\[((0,2)^(-x-1))=((0,2)^(-\left(x+1 \right)))=((\left(\frac(2)(10) ) \sağ))^(-\left(x+1 \sağ))))=((\left(\frac(1)(5) \sağ))^(-\left(x+1 \sağ)) )\]
Gördüğünüz gibi paydada da olsa 5 sayısı hala görünüyordu. Aynı zamanda gösterge negatif olarak yeniden yazıldı. Şimdi bunlardan birini hatırlayalım en önemli kurallar derecelerle çalışın:
\[(((a)^(-n))=\frac(1)(((a)^(n)))\Rightarrow ((\left(\frac(1)(5) \right))^( -\left(x+1 \right))=((\left(\frac(5)(1) \right))^(x+1))=((5)^(x+1))\ ]
Burada elbette biraz yalan söylüyordum. Çünkü kurtulmanın formülünü tam olarak anlamak olumsuz göstergelerşu şekilde yazılmalıydı:
\[(((a)^(-n))=\frac(1)(((a)^(n)))=((\left(\frac(1)(a) \right))^(n ))\Rightarrow ((\left(\frac(1)(5) \right))^(-\left(x+1 \right)))=((\left(\frac(5)(1) \ sağ))^(x+1))=((5)^(x+1))\]
Öte yandan hiçbir şey bizi sadece kesirlerle çalışmaktan alıkoyamadı:
\[((\left(\frac(1)(5) \right))^(-\left(x+1 \right))=((\left(((5)^(-1)) \ sağ))^(-\left(x+1 \sağ))))=((5)^(\left(-1 \right)\cdot \left(-\left(x+1 \right) \right) ))=((5)^(x+1))\]
Ancak bu durumda bir gücü başka bir güce yükseltebilmeniz gerekiyor (hatırlatayım: bu durumda göstergeler birbirine eklenir). Ancak kesirleri "tersine çevirmem" gerekmedi - belki bu bazıları için daha kolay olacaktır :)
Her durumda, orijinal üstel denklem şu şekilde yeniden yazılacaktır:
\[\begin(align)& ((5)^(x+2))+((5)^(x+1))+4\cdot ((5)^(x+1))=2; \\& ((5)^(x+2))+5\cdot ((5)^(x+1))=2; \\& ((5)^(x+2))+((5)^(1))\cdot ((5)^(x+1))=2; \\& ((5)^(x+2))+((5)^(x+2))=2; \\& 2\cdot ((5)^(x+2))=2; \\& ((5)^(x+2))=1. \\\bit(hizala)\]
Böylece orijinal denklemin daha önce düşünülenden daha basit bir şekilde çözülebileceği ortaya çıktı: burada kararlı bir ifade seçmenize bile gerek yok - her şey kendi kendine indirgenmiştir. Geriye sadece şunu hatırlamak kalıyor: $1=((5)^(0))$, buradan şunu alıyoruz:
\[\begin(align)& ((5)^(x+2))=((5)^(0)); \\& x+2=0; \\& x=-2. \\\bit(hizala)\]
Çözüm bu! Son cevabı aldık: $x=-2$. Aynı zamanda bizim için tüm hesaplamaları büyük ölçüde basitleştiren bir tekniğe dikkat çekmek isterim:
Üstel denklemlerde, kurtulduğunuzdan emin olun. ondalık sayılar, bunları normal olanlara dönüştürün. Bu, aynı derece tabanlarını görmenize ve çözümü büyük ölçüde basitleştirmenize olanak tanır.
Şimdi daha fazlasına geçelim karmaşık denklemler Dereceler kullanılarak birbirine hiçbir şekilde indirgenemeyen farklı bazların bulunduğu.
Degrees Özelliğini Kullanma
Size özellikle sert iki denklemimiz daha olduğunu hatırlatmama izin verin:
\[\begin(align)& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& ((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09. \\\bit(hizala)\]
Burada asıl zorluk neye ve neye dayanılarak verileceğinin net olmamasıdır. Nerede ifadeleri ayarla? Aynı gerekçeler nerede? Bunların hiçbiri yok.
Ama farklı bir yoldan gitmeyi deneyelim. hazır yoksa aynı gerekçeler mevcut üsleri çarpanlara ayırarak bulmayı deneyebilirsiniz.
İlk denklemle başlayalım:
\[\begin(align)& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& 21=7\cdot 3\Rightarrow ((21)^(3x))=((\left(7\cdot 3 \right))^(3x))=((7)^(3x))\ cdot((3)^(3x))). \\\bit(hizala)\]
Ancak tam tersini de yapabilirsiniz - 7 ve 3 sayılarından 21 sayısını yapın. Her iki derecenin göstergeleri aynı olduğundan bunu solda yapmak özellikle kolaydır:
\[\begin(align)& ((7)^(x+6))\cdot ((3)^(x+6))=((\left(7\cdot 3 \right))^(x+ 6 ))=((21)^(x+6)); \\& ((21)^(x+6))=((21)^(3x)); \\& x+6=3x; \\& 2x=6; \\& x=3. \\\bit(hizala)\]
İşte bu! Üssü çarpımın dışına çıkardınız ve hemen birkaç satırda çözülebilecek güzel bir denklem elde ettiniz.
Şimdi ikinci denkleme bakalım. Burada her şey çok daha karmaşık:
\[((100)^(x-1))\cdot ((2,7)^(1-x))=0,09\]
\[((100)^(x-1))\cdot ((\left(\frac(27)(10) \right))^(1-x))=\frac(9)(100)\]
İÇİNDE bu durumda kesirlerin indirgenemez olduğu ortaya çıktı, ancak bir şey azaltılabiliyorsa, onu azalttığınızdan emin olun. Çoğu zaman olacak ilginç nedenler zaten çalışabileceğiniz bir şey.
Ne yazık ki bizim için özel bir şey ortaya çıkmadı. Ancak çarpımda soldaki üslerin zıt olduğunu görüyoruz:
Size şunu hatırlatmama izin verin: göstergedeki eksi işaretinden kurtulmak için kesri "çevirmeniz" yeterlidir. Peki, orijinal denklemi yeniden yazalım:
\[\begin(align)& ((100)^(x-1))\cdot ((\left(\frac(10)(27) \right))^(x-1))=\frac(9 )(100); \\& ((\left(100\cdot \frac(10)(27) \right))^(x-1))=\frac(9)(100); \\& ((\left(\frac(1000)(27) \right))^(x-1))=\frac(9)(100). \\\bit(hizala)\]
İkinci satırda basitçe gerçekleştirdik genel gösterge$((a)^(x))\cdot ((b)^(x))=((\left(a\cdot b \right))^(x)) kuralına göre parantez dışındaki çarpımdan $ ve ikincisinde 100 sayısını bir kesirle çarptık.
Şimdi soldaki (tabandaki) ve sağdaki sayıların bir şekilde benzer olduğuna dikkat edin. Nasıl? Evet, çok açık: bunlar aynı sayıdaki kuvvetler! Sahibiz:
\[\begin(align)& \frac(1000)(27)=\frac(((10)^(3)))(((3)^(3)))=((\left(\frac( 10)(3) \sağ))^(3)); \\& \frac(9)(100)=\frac(((3)^(2)))(((10)^(3)))=((\left(\frac(3)(10) \sağ))^(2))). \\\bit(hizala)\]
Böylece denklemimiz şu şekilde yeniden yazılacaktır:
\[((\left(((\left(\frac(10)(3) \right))^(3)) \right))^(x-1))=((\left(\frac(3) )(10)\sağ))^(2))\]
\[((\left(((\left(\frac(10)(3) \right))^(3)) \right))^(x-1))=((\left(\frac(10) )(3) \sağ))^(3\left(x-1 \sağ))))=((\left(\frac(10)(3) \sağ))^(3x-3))\]
Bu durumda, sağ tarafta aynı tabana sahip bir derece de alabilirsiniz; bunun için kesri basitçe "ters çevirmeniz" yeterlidir:
\[((\left(\frac(3)(10) \right))^(2))=((\left(\frac(10)(3) \right))^(-2))\]
Denklemimiz sonunda şu şekli alacaktır:
\[\begin(align)& ((\left(\frac(10)(3) \right))^(3x-3))=((\left(\frac(10)(3) \right)) ^(-2)); \\& 3x-3=-2; \\& 3x=1; \\& x=\frac(1)(3). \\\bit(hizala)\]
Çözüm bu. Ana fikri şu gerçeğine dayanıyor: farklı gerekçelerle Kandırarak ya da sahtekarlıkla bu temelleri aynı şeye indirgemeye çalışıyoruz. Bize bu konuda yardımcı oluyorlar temel dönüşümler Derecelerle çalışmak için denklemler ve kurallar.
Peki hangi kurallar ve ne zaman kullanılmalı? Bir denklemde her iki tarafı da bir şeye bölmeniz gerektiğini, diğerinde ise üstel fonksiyonun tabanını çarpanlara ayırmanız gerektiğini nasıl anlıyorsunuz?
Bu sorunun cevabı tecrübeyle gelecektir. İlk önce basit denklemler üzerinde elinizi deneyin ve ardından sorunları yavaş yavaş karmaşıklaştırın; çok geçmeden becerileriniz aynı Birleşik Devlet Sınavından veya herhangi bir bağımsız/test çalışmasından herhangi bir üstel denklemi çözmek için yeterli olacaktır.
Bu zor görevde size yardımcı olmak için, web sitemden kendi başınıza çözebileceğiniz bir dizi denklem indirmenizi öneririm. Tüm denklemlerin cevapları vardır, böylece her zaman kendinizi test edebilirsiniz.