Прежде чем решать логарифмические уравнения, повторим еще раз определение логарифма и основные формулы.
Логарифм положительного числа b по основанию a — это показатель степени, в которую надо возвести a, чтобы получить b.
.
При этом .
Обратим внимание на область допустимых значений логарифма:
.
Основное логарифмическое тождество:
,
.
Основные формулы для логарифмов:
(Логарифм произведения равен сумме логарифмов)
(Логарифм частного равен разности логарифмов)
(Формула для логарифма степени)
Формула перехода к новому основанию:
.
Мы знаем, как выглядит график логарифмической функции. Эта функция монотонна. Если основание логарифма больше единицы, логарифмическая функция монотонно возрастает. Если основание больше нуля и меньше единицы, логарифмическая функция монотонно убывает. И в любом случае каждое свое значение она принимает только один раз. Это значит, что если логарифмы двух чисел по какому-либо основанию равны, то равны и сами числа.
Все это пригодится нам в решении логарифмических уравнений.
Простейшие логарифмические уравнения
1.Решите уравнение:
Основания логарифмов равны, сами логарифмы тоже равны – значит, равны и числа, от которых они берутся.
Обычно ученики запоминают это правило в краткой жаргонной формулировке: «Отбросим логарифмы!» Конечно, мы «отбрасываем» их не просто так, а пользуясь свойством монотонности логарифмической функции.
Получаем:
Решая логарифмические уравнения, не забываем про область допустимых значений логарифма. Помним, что выражение определено при
.
Очень хорошо, если вы, найдя корень уравнения, просто подставите его в уравнение. Если после такой подстановки левая или правая часть уравнения не имеют смысла – значит, найденное число не является корнем уравнения и не может быть ответом задачи. Это хороший способ проверки на ЕГЭ.
2. Решите уравнение:
В левой части уравнения – логарифм, в правой – число 7. Применив основное логарифмическое тождество, представим число 7 в виде . Дальше все просто.
Ответ: -124
3. Решите уравнение:
Видите число 2 перед логарифмом в правой части уравнения? Сейчас оно мешает вам «отбросить логарифмы». Что с ним сделать, чтобы в левой и правой частях были просто логарифмы по основанию 5? Конечно же, поможет формула для логарифма степени.
;
;
;
4. Решите уравнение:
Область допустимых значений: Значит,
Представим 2 в правой части уравнения как — чтобы слева и справа в уравнении были логарифмы по основанию 5.
Функция монотонно возрастает и каждое свое значение принимает ровно один раз. Логарифмы равны, их основания равны. «Отбросим» логарифмы! Конечно, при этом
.
.
Ответ: 21.
5. Решите уравнение:
Запишем решение как цепочку равносильных переходов. Записываем ОДЗ и «убираем» логарифмы:
Ответ: –4.
Заметим, что решения логарифмических уравнений лучше всего записывать в виде цепочки равносильных переходов. Это поможет нам не забыть про область допустимых значений.
6.Решите уравнение: .
Перейдем от логарифма по основанию 4 (в показателе) к логарифму по основанию 2. Мы делаем это по формуле перехода к другому основанию:
Запишем решение как цепочку равносильных переходов.
Ответ: 19.
7.Решите уравнение: .
Обратите внимание: переменная х и под логарифмом, и в основании логарифма. Мы помним, что основание логарифма должно быть положительно и не равно 1.
ОДЗ:
Теперь можно «убрать» логарифмы.
— посторонний корень, поскольку должно выполняться условие
.
Ответ:
8. Решите уравнение .
ОДЗ уравнения:
Сделаем замену . Как и в алгебраических уравнениях, мы делаем замену переменной всегда, когда только возможно.
Вернемся к переменной х:
9.Решите уравнение:
Выражение под логарифмом всегда положительно – поскольку к неотрицательной величине прибавляем 25. Выражение под корнем в правой части также положительно. Значит, х может быть любым действительным числом.
Представим сумму логарифмов в левой части как логарифм произведения. В правой части – перейдем к логарифму по основанию 3. И используем формулу логарифма степени.
«Отбрасываем» логарифмы.
Такое уравнение называется биквадратным. В него входят выражения и
. Сделаем замену
Вернемся к переменной х. Получим:
. Мы нашли все корни исходного уравнения.
Ответ: .
Логарифмические уравнения могут встретиться вам и в задании №1 Профильного ЕГЭ по математике, и в задании №12. И если в задании №1 нужно решить простейшее уравнение, то в задаче 12 решение состоит из двух пунктов. Второй пункт – отбор корней на заданном отрезке или интервале.
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими статьями.
Информация на странице «Логарифмические уравнения» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать нужные и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из разделов нашего сайта.
Публикация обновлена:
09.03.2023
Логарифмические уравнения – коротко о главном
Определение логарифмических уравнений
Логарифмическое уравнение – уравнение, в котором неизвестные переменные находятся внутри логарифмов.
Простейшим логарифмическим уравнением является уравнение вида ( displaystyle lo{{g}_{a}}~x~=~b).
Процесс решения любого логарифмического уравнения сводится к приведению логарифмического уравнения к виду ( displaystyle lo{{g}_{a}}left( fleft( x right) right)~=~lo{{g}_{a}}left( gleft( x right) right)), и переходе от уравнения с логарифмами к уравнению без них: ( displaystyle fleft( x right)=gleft( x right)).
ОДЗ (Область допустимых значений) для логарифмического уравнения:
( displaystyle left{ begin{align}& f(x)>0,\ & a>0,text{}\& ane 1.\end{align}right.)
5 основных методов решения логарифмических уравнений:
1 метод. Использование определения логарифма:
( displaystyle lo{{g}_{a}}~f(x)=b Leftrightarrow ~f(x)={{a}^{b}}, a>0, ane 1).
2 метод. Использование свойств логарифма:
- ( displaystyle lo{{g}_{{{a}^{c}}}}b=frac{1}{c}lo{{g}_{a}}b)
- ( displaystyle ccdot lo{{g}_{a}}b=lo{{g}_{a}}{{b}^{c}})
- ( displaystyle lo{{g}_{a}}b+lo{{g}_{a}}c=lo{{g}_{a}}left( bc right))
- ( displaystyle lo{{g}_{a}}b-lo{{g}_{a}}c=lo{{g}_{a}}left( frac{b}{c} right))
- ( displaystyle {{log }_{{{a}^{n}}}}b=frac{1}{n}cdot {{log }_{a}}b)
- ( displaystyle {{log }_{{{a}^{n}}}}{{b}^{m}}=frac{m}{n}cdot {{log }_{a}}b)
- ( displaystyle lo{{g}_{a}}1=0,~a>0,ane 1)
- ( displaystyle lo{{g}_{a}}a=1~(a>0,ane 1))
3 метод. Введение новой переменной (замена):
Замена ( displaystyle lo{{g}_{a}}x~=~t)позволяетсвести логарифмическое уравнение к более простому алгебраическому уравнению относительно t.
4 метод. Переход к новому основанию:
( displaystyle {{log }_{a}}b=frac{{{log }_{c}}b}{{{log }_{c}}a}text{ }left( c>0;text{ }ne text{1} right)).
( displaystyle {{log }_{a}}b=frac{1}{{{log }_{b}}a},text{ }left( bne 1 right)).
5 метод. Логарифмирование:
Берется логарифм от правой и левой частей уравнения.
Теорема: Если ( displaystyle a>1), то функция ( displaystyle f(x)=lo{{g}_{a}}x) является монотонно возрастающей, если ( displaystyle 0<a<1), то функция( displaystyle f(x)=lo{{g}_{a}}x) является монотонно убывающей.
( displaystyle left{ begin{array}{l}fleft( x right)=gleft( x right)\fleft( x right)ge A\gleft( x right)le Aend{array} right.Leftrightarrow left{ begin{array}{l}fleft( x right)=A\gleft( x right)=Aend{array} right.).
Метод введения новой переменной
Я начну с рассмотрения первого метода. Как ты уже понял из названия, суть этого метода – ввести такую замену переменной, что твое логарифмическое уравнение чудесным образом преобразится в такое, которое ты уже с легкостью можешь решить.
Все что тебе останется после решения этого самого «упрощенного уравнения» – это сделать «обратную замену» : то есть вернуться от замененного к заменяемому. Давай проиллюстрируем только что сказанное на очень простом примере:
( displaystyle frac{1}{4-lgx}+frac{2}{2+lgx}=1)
В этом примере замена прямо напрашивается сама собой! Ведь ясно, что если мы заменим ( displaystyle lgx) на ( displaystyle t), то наше логарифмическое уравнение превратится в рациональное:
( displaystyle frac{1}{4-t}+frac{2}{2+t}=1)
Его ты без проблем решишь, сведя к квадратному:
( displaystyle left( 2+t right)+2left( 4-t right)=left( 4-t right)left( 2+t right))
( displaystyle tne 4,tne -2) (дабы знаменатель не обнулился ненароком!)
Упрощая полученное выражение, мы окончательно получим:
( displaystyle {{t}^{2}}-3t+2=0)
( displaystyle {{t}_{1}}=1,{{t}_{2}}=2)
Теперь делаем обратную замену: ( displaystyle t=lgx), тогда из ( displaystyle 1=lgx) следует, что ( displaystyle x=10), а из ( displaystyle 2=lgx) получим ( displaystyle x=100)
Теперь, как и раньше, пришла очередь проверки:
Пусть вначале ( displaystyle x=10), так как ( displaystyle lg 10=1), то ( displaystyle frac{1}{4-1}+frac{2}{2+1}=frac{1}{3}+frac{2}{3}=1), верно!
Теперь ( displaystyle x=100,lg 100=2), тогда ( displaystyle frac{1}{4-2}+frac{2}{2+2}=frac{1}{2}+frac{2}{4}=1), все верно!
Таким образом, числа ( displaystyle 10) и ( displaystyle 100) являются корнями нашего исходного уравнения.
Ответ: ( displaystyle 10,100).
Мне кажется, что основную идею ты уловил. Она не нова и распространяется не только на логарифмические уравнения.
Другое дело, что иногда довольно сложно сразу «увидеть» замену. Здесь требуется некоторый опыт, который придет к тебе после некоторых усилий с твоей стороны.
А пока что потренируйся в решении следующих примеров:
2. ( displaystyle frac{{{log }_{2}}frac{x}{2}}{{{log }_{2}}x}-frac{{{log }_{2}}{{x}^{2}}}{{{log }_{2}}x-1}=1)
3. ( displaystyle 0.1{{lg }^{4}}x-{{lg }^{2}}x+0,9=0.)
Готов? Давай проверим, что у тебя получилось:
Вначале решим второй пример.
Он как раз демонстрирует тебе, что не всегда замену удается сделать, что говорится, «в лоб». Прежде нам нужно немного преобразовать наше уравнение: применить формулу разности логарифмов в числителе первой дроби, и вынести степень в числителе второй.
Сделав это, ты получишь:
( displaystyle frac{{{log }_{2}}x-1}{{{log }_{2}}x}-frac{2{{log }_{2}}x}{{{log }_{2}}x-1}=1)
Теперь замена стала очевидной, не так ли?
Давай сделаем ее: ( displaystyle t=lo{{g}_{2}}x). Теперь приведем дроби к общему знаменателю и упростим. Тогда мы получим:
( displaystyle frac{{{left( t-1 right)}^{2}}-2{{t}^{2}}}{tleft( t-1 right)}=frac{tleft( t-1 right)}{tleft( t-1 right)})
или
( displaystyle 2{{t}^{2}}+t-1=0)
при ( displaystyle tne 1,tne 0.)
Решив последнее уравнение, ты найдешь его корни:
( displaystyle {{t}_{1}}=-1,{{t}_{2}}=0.5) откуда ( displaystyle {{x}_{1}}=frac{1}{2},{{x}_{2}}=sqrt{2}).
Самостоятельно сделай проверку и удостоверься в том, что ( displaystyle {{x}_{1}}) и ( displaystyle {{x}_{2}}) в самом деле являются корнями нашего первоначального уравнения.
Теперь давай попробуем решить третье уравнение
4. ( displaystyle 1+{{log }_{x}}frac{4-x}{10}=left( lg {{x}^{2}}-1 right){{log }_{x}}10)
Этот примерчик позаковырестее, однако, я постараюсь решить его вообще не прибегая к замене переменной!
Давай опять, будем делать, что можно: а можно для начала разложить логарифм слева по формуле для логарифма отношения, а также вынести двойку вперед у логарифма в скобках. В итоге у меня получится:
( displaystyle 1+{{log }_{x}}left( 4-x right)-{{log }_{x}}10=left( 2lgx-1 right){{log }_{x}}10)
Что будем делать дальше? Непонятно. А что делать можно? Можно перенести ( displaystyle {{log }_{x}}10) вправо и вынести его как общий множитель. Ура! У нас ушла минус единица!
( displaystyle 1+{{log }_{x}}left( 4-x right)=2lgx{{log }_{x}}10)
Ну а теперь та самая формула, которую мы уже применяли! Так как ( displaystyle {{log }_{x}}10=frac{1}{lgx}), то сократим правую часть! Теперь там вообще просто стоит двойка! Перенесем к ней слева единицу, окончательно получим:
( displaystyle {{log }_{x}}left( 4-x right)=1)
Как решать такие уравнения, ты уже знаешь. Корень находится без труда, и он равен ( displaystyle 2). Напоминаю тебе о проверке!
Ну вот, теперь ты, как я надеюсь, научился решать достаточно сложные задачи, которые « в лоб» не одолеешь! Но логарифмические уравнения бывают еще более коварными! Вот например такие:
( displaystyle log {{~}_{2}}x~+{{log }_{3}}~x~=1.)
Здесь уже, увы, предыдущий способ решения не даст ощутимых результатов. Как ты думаешь, почему? Да, никакой «обратности» логарифмов здесь уже не наблюдается. Этот наиболее общий случай, конечно, тоже поддается решению, но мы уже применяем вот такую формулу:
( displaystyle {{log }_{a}}b=frac{{{log }_{c}}b}{{{log }_{c}}a})
Уж этой формуле все равно, имеется у вас «противоположность» или нет. Ты можешь спросить, а чему выбирать основание ( displaystyle c)? Мой ответ – это не имеет никакого значения. Ответ в итоге не будет зависеть от этого ( displaystyle c). Традиционно используют либо натуральный, либо десятичный логарифм. Хотя это и не принципиально. Я, например, буду применять десятичный:
( displaystyle frac{lgx}{lg 2}+frac{lgx}{lg 3}=1)
( displaystyle lgxleft( lg 2+lg 3 right)=lg 2lg 3)
( displaystyle lgxlg6=lg 2lg 3)
( displaystyle lgx=frac{lg 2lg 3}{lg 6})
Отставлять ответ в таком виде – форменное безобразие! Давайте я вначале запишу по определению, что
( displaystyle x={{10}^{frac{lg 2lg 3}{lg 6}}}={{left( {{10}^{lg 2}} right)}^{frac{lg3}{lg 6}}})
Теперь пришло время воспользоваться: внутри скобок – основным логарифмическим тождеством, а снаружи (в степени) – превратить отношение в один логарифм: ( displaystyle {{10}^{lg 2}}=2,frac{lg 3}{lg 6}={{log }_{6}}3), тогда окончательно получим вот такой «странный» ответ: ( displaystyle x={{2}^{{{log }_{6}}3}}).
Дальнейшие упрощения, увы, нам уже недоступны.
Давай сделаем проверку вместе:
( displaystyle {{log }_{2}}{{2}^{{{log }_{6}}3}}+{{log }_{3}}{{2}^{{{log }_{6}}3}}=1)
( displaystyle {{log }_{6}}3cdot {{log }_{2}}2+{{log }_{6}}3cdot {{log }_{3}}2=1)
( displaystyle {{log }_{6}}3left( 1+{{log }_{3}}2 right)=1)
( displaystyle {{log }_{6}}3cdot {{log }_{3}}6=1)
( displaystyle 1=1)
Верно! Кстати, еще раз вспомни, из чего следует предпоследнее равенство в цепочке!
( displaystyle {{log }_{3x+7}}~left( 9+12x+4{{x}^{2}} right)+{{log }_{2x+3}}left( 6{{x}^{2}}~+23x+21 right)=4.)
В принципе, решение этого примера тоже можно свести к переходу к логарифму по новому основанию, только тебя должно уже пугать то, что получится в итоге. Давай попробуем поступить разумнее: как можно лучше преобразуем левую часть.
( displaystyle 9+12x+4{{x}^{2}}={{left( 2x+3 right)}^{2}})
( displaystyle 6{{x}^{2}}~+23x+21=left( 3x+7 right)left( 2x+3 right))
Кстати, а как по-твоему я получил последнее разложение? Верно, я применил теорему о разложении квадратного трехчлена на множители, а именно:
Если ( displaystyle {{x}_{1}}), ( displaystyle {{x}_{2}})– корни уравнения ( displaystyle a{{x}^{2}}+bx+c=0), то:
( displaystyle a{{x}^{2}}+bx+c=aleft( x-{{x}_{1}} right)left( x-{{x}_{2}} right))
Ну вот, теперь я перепишу мое исходное уравнение вот в таком виде:
( displaystyle {{log }_{3x+7}}~{{left( 2x+3 right)}^{2}}+{{log }_{2x+3}}~left( 3x+7 right)left( 2x+3 right)=4)
( displaystyle 2{{log }_{3x+7}}~left( 2x+3 right)+{{log }_{2x+3}}~left( 3x+7 right)=3)
А вот решить такую задачу нам уже вполне по силам!
Так как ( displaystyle {{log }_{2x+3}}~left( 3x+7 right)=1/{{log }_{3x+7}}~left( 2x+3 right)), то введем замену ( displaystyle t={{log }_{3x+7}}~left( 2x+3 right)).
Тогда мое исходное уравнение примет вот такой простой вид: ( displaystyle frac{2}{t}+t-3=0)
Его корни равны: ( displaystyle {{t}_{1}}=2,{{t}_{2}}=1), тогда
( displaystyle {{log }_{3x+7}}~left( 2x+3 right)=1), откуда ( displaystyle 3x+7=2x+3,{{x}_{1}}=-4)
( displaystyle {{log }_{3x+7}}~left( 2x+3 right)=2), откуда ( displaystyle {{left( 3x+7 right)}^{2}}=left( 2x+3 right)) – данное уравнение корней не имеет.
Тебе осталось сделать проверку!
Следующее уравнение попробуй решить самостоятельно. Не торопись и будь внимателен, тогда удача будет на твоей стороне!
( displaystyle {{log }_{5}}left( 5+3x right)={{log }_{5}}3cdot {{log }_{3}}left( 2x+10 right))
Готов? Давай посмотрим, что у нас получилось.
На самом деле, пример решается в два действия:
1. Преобразуем ( displaystyle {{log }_{5}}3=frac{1}{{{log }_{3}}5})
2. Теперь справа у меня стоит выражение ( displaystyle frac{{{log }_{3}}left( 2x+10 right)}{{{log }_{3}}5}), которое равно ( displaystyle {{log }_{5}}left( 2x+10 right))
Таким образом, исходное уравнение свелось к простейшему:
( displaystyle {{log }_{5}}~left( 5+3x right)={{log }_{5}}left( 2x+10 right))
( displaystyle x=5).
Проверка говорит о том, что данное число в самом деле является корнем уравнения.
Опишем непосредственно сам мини-максный метод
Я думаю, что ты понимаешь, от каких слов произошло такое название? Верно, от слов минимум и максимум. Кратко метод можно представить в виде:
( displaystyle left{ begin{array}{l}fleft( x right)=gleft( x right)\fleft( x right)ge A\gleft( x right)le Aend{array} right.Leftrightarrow left{ begin{array}{l}fleft( x right)=A\gleft( x right)=Aend{array} right.)
Наша самая главная цель – это найти вот эту самую константу ( displaystyle A), чтобы далее свести уравнение к двум более простым. Для этого могут быть полезны свойства монотонности логарифмической функции, сформулированные выше.
Теперь давай рассмотрим конкретные примеры:
- ( displaystyle {{log }_{frac{1}{3}}}left( 1+{{left( {{x}^{2}}-3x+2 right)}^{2}} right)=sqrt{{{x}^{2}}-6x+8})
- ( displaystyle {{left( 4{{x}^{2}}-7{x} -2 right)}^{2}}+log _{5}^{5}left( 2{{x}^{2}}-11x+15 right)=0)
- ( displaystyle {{log }_{3}}left( {{x}^{2}}+6x+18 right)=2{{sin }^{2}}frac{pi x}{6})
1. Вначале рассмотрим левую часть. Там стоит логарифм с основанием меньше ( displaystyle 0<a<1).
По теореме, сформулированной выше, какой оказывается функция ( displaystyle y={{log }_{a}}t)? Она убывает. При этом, ( displaystyle t=1+{{left( {{x}^{2}}-3x+2 right)}^{2}}ge 1), а значит, ( displaystyle {{log }_{a}}tle 0).
С другой стороны, по определению корня:
( displaystyle sqrt{{{x}^{2}}-6x+8}ge 0).
Таким образом, константа ( displaystyle A) найдена и равна ( displaystyle 0). Тогда исходное уравнение равносильно системе:
( displaystyle left{ begin{array}{l}sqrt{{{x}^{2}}-6x+8}=0\{{log }_{frac{1}{3}}}left( 1+{{left( {{x}^{2}}-3x+2 right)}^{2}} right)=0end{array} right.)
Первое уравнение имеет корни ( displaystyle {{x}_{1}}=4,{{x}_{2}}=2), а второе: ( displaystyle {{x}_{1}}=1,{{x}_{2}}=2).
Таким образом, общий корень равен ( displaystyle 2), и данный корень будет корнем исходного уравнения. На всякий случай сделай проверку, чтобы убедиться в этом.
Ответ: ( displaystyle 2)
2. ( displaystyle {{left( 4{{x}^{2}}-7{x} -2 right)}^{2}}+log _{5}^{2}left( 2{{x}^{2}}-11x+15 right)=0)
Давай сразу задумаемся, что здесь написано? Я имею в виду общую структуру. Здесь сказано, что сумма двух квадратов равна нулю. Когда это возможно? Только тогда, когда оба этих числа по отдельности равны нулю. Тогда перейдем к следующей системе:
( displaystyle left{ begin{array}{l}{{left( 4{{x}^{2}}-7{x} -2 right)}^{2}}=0\log _{5}^{2}left( 2{{x}^{2}}-11x+15 right)=0end{array} right.Leftrightarrow left{ begin{array}{l}left[ begin{array}{l}{{x}_{1}}=2;\{{x}_{2}}=-0,25end{array} right.\left[ begin{array}{l}{{x}_{1}}=3;\{{x}_{2}}=2,5end{array} right.end{array} right.)
Общих корней у первого и второго уравнений нет, тогда и исходное уравнение корней не имеет.
Ответ: нет решений.
3. ( displaystyle {{log }_{3}}left( {{x}^{2}}+6x+18 right)=2{{sin }^{2}}frac{pi x}{6})
Давай вначале рассмотрим правую часть – она попроще. По определению синуса:
( displaystyle -1le sintle 1), откуда ( displaystyle 0le {{sin }^{2}}tle 1), и тогда ( displaystyle 0le 2{{sin }^{2}}tle 2.) Поэтому ( displaystyle 0le 2{{sin }^{2}}frac{pi x}{6}le 2.)
Теперь вернемся к левой части: рассмотрим выражение, стоящее под знаком логарифма:
( displaystyle {{x}^{2}}+6x+18)
Попытка найти корни у уравнения ( displaystyle {{x}^{2}}+6x+18=0) не приведет к положительному результату. Но тем не менее, мне надо как-то это выражение оценить. Ты, конечно, знаешь такой метод, как выделение полного квадрата. Его я здесь и применю.
( displaystyle {{x}^{2}}+6x+18={{x}^{2}}+2cdot 3cdot x+9+9={{left( x+3 right)}^{2}}+9ge 9)
Тогда ( displaystyle {{log }_{3}}left( {{x}^{2}}+6x+18 right)={{log }_{3}}left( {{left( x+3 right)}^{2}}+9 right))
Так как ( displaystyle y={{log }_{3}}t) – функция возрастающая, то из ( displaystyle {{left( x+3 right)}^{2}}+9ge 9) cледует, что ( displaystyle {{log }_{3}}left( {{left( x+3 right)}^{2}}+9 right)ge {{log }_{3}}9=2).
Таким образом, ( displaystyle {{log }_{3}}left( {{left( x+3 right)}^{2}}+9 right)ge 2)
Тогда наше исходное уравнение равносильно следующей системе:
( displaystyle left{ begin{array}{l}{{log }_{3}}left( {{x}^{2}}+6x+18 right)=2\2{{sin }^{2}}frac{pi x}{6}=2end{array} right.)
Я не знаю, знаком ты или нет с решением тригонометрических уравнений, поэтому я сделаю так: решу первое уравнение (оно имеет максимум два корня), а потом результат подставлю во второе:
( displaystyle {{log }_{3}}left( {{x}^{2}}+6x+18 right)=2)
( displaystyle {{x}_{1}}=-3) (можешь сделать проверку и убедиться, что это число является корнем первого уравнения системы)
Теперь я подставлю его во второе уравнение:
( displaystyle 2{{sin }^{2}}frac{pi x}{6}=2)
( displaystyle 2{{sin }^{2}}frac{pi left( -3 right)}{6}=2)
( displaystyle {{sin }^{2}}frac{-pi }{2}=1)
( displaystyle 1=1.)
Ответ: ( displaystyle x=-3)
Ну как, теперь тебе стала ясна техника применения мини-максного метода? Тогда постарайся решить следующий пример самостоятельно.
( displaystyle 1+left| {{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right) right|=left| cos cos left( {x} -2 right)cos left( x right) right|)
Готов? Давай проверим:
Левая часть – сумма двух неотрицательных величин (единицы и модуля) а потому, левая часть не меньше единицы, причем она равна единице только тогда, когда
( displaystyle left| {{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right) right|=0)
В то же время правая часть – это модуль (значит, больше нуля) произведения двух косинусов (значит не более единицы), тогда:
( displaystyle left| {{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right) right|=0)
Тогда исходное уравнение равносильно системе:
( displaystyle left{ begin{array}{l}1+|{{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right)|=1\left| cos cos left( {x} -2 right)cos left( x right) right|=1end{array} right.)
Я опять предлагаю решить первое уравнение и результат подставить во второе:
( displaystyle 1+|{{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right)|=1)
( displaystyle |{{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right)|=0)
( displaystyle {{log }_{4}}left( 9{{x}^{2}}-39x+43 right)=0).
Данное уравнение корней не имеет.
Тогда исходное уравнение также не имеет корней.
Ответ: решений нет.
Как решать логарифмические уравнения
Уравнения, содержащие в том или ином виде логарифмы от некоторого выражения, зависящего от (х), называются логарифмическими.
Давайте сразу же рассмотрим пример, так будет легче всего разобраться.
Пример 1
$$ log_{2}(x)=log_{2}(5)$$
Мы видим слева и справа логарифмы с одинаковыми основаниями, равными (2). Вполне логично предположить, что логарифмы будут равны, если будут равны выражения, стоящие под логарифмом (их называют аргументами) — то есть (х=5). Мы только что решили логарифмическое уравнение!
На самом деле, абсолютно такая же логика применима при решении почти всех логарифмических уравнений — если у нас сравниваются два логарифма с одинаковыми основаниями, то мы можем избавиться от логарифмов, приравнять их аргументы и решить получившееся уравнение.
Пример 2
$$ log_{3}(2x+5)=log_{3}(11) $$
Опять имеем два логарифма с одинаковым основанием (3). Избавляемся от логарифмов, приравнивая аргументы:
$$ 2x+5=11,$$
$$ 2x=6,$$
$$ x=3.$$
Кажется, что все очень просто. Но есть несколько непростых нюансов, которые необходимо обсудить. Давайте посмотрим еще один пример:
Пример 3
$$ log_{2}(1+3x)=log_{2}(2x-3) $$
Смотрим на основания — они одинаковые, значит убираем логарифмы и решаем уравнение:
$$1+3x=2x-3,$$
$$3x-2x=-3-1,$$
$$x=-4.$$
Мы решили уравнение, но я хочу позанудствовать и проверить, действительно ли получившийся корень является корнем исходного уравнения. Для этого подставим его в логарифмическое уравнение:
$$ log_{2}(1+3*(-4))=log_{2}(2*(-4)-3),$$
$$log_{2}(-11)=log_{2}(-11).$$
Мы получили слева и справа два одинаковых логарифма, вот только эти логарифмы НЕ СУЩЕСТВУЮТ, потому что нельзя взять логарифм от отрицательного числа.
Действительно, давайте вспомним определение логарифма (log_{a}b) — это в какую степень нужно возвести (a), чтобы получить (b). При этом определение справедливо не для всех (a) и (b), а только для (a>0), (b>0), (a neq 1). Подробнее про логарифм и его свойства можно почитать здесь.
Значит, с нашим решением что-то не так — мы нашли корень, подставили его в уравнение, но получили логарифм от отрицательного числа, который не существует!
Тут самое время вспомнить про область допустимых значений (ОДЗ). В логарифмах нужно всегда внимательно следить за тем, чтобы не нарушались ограничения, которые вытекают из определения логарифма. Рассмотрим логарифм от некоторой функции:
$$log_{a}f(x)$$
Область допустимых значений (ОДЗ) для него будет задаваться системой неравенств:
$$ begin{cases}
f(x)>0, \
a>0, \
a neq 1.
end{cases}$$
И при решении любых логарифмических уравнений или неравенств всегда первым делом записываем ОДЗ для каждого логарифма в уравнении.
В нашем примере 3, ОДЗ будет выглядеть вот так:
$$ begin{cases}
1+3x>0, \
2x-3>0. \
end{cases}$$
Решаем получившуюся систему
$$ begin{cases}
x>-frac{1}{3}, \
x>frac{3}{2}. \
end{cases}$$
Находим (х), удовлетворяющие одновременно обоим неравенствам, и получаем в итоге ОДЗ:
$$x>frac{3}{2}.$$
Вспоминаем, что решая это уравнение мы получили корень (x=-4), который нашему ОДЗ не удовлетворяет. Поэтому в примере 3 корней нет.
И так, всегда пишем ОДЗ!
Следующая трудность при решении логарифмических уравнений возникает, когда у нас сравниваются логарифмы с разными основаниями:
Пример 4
$$ log_{2}(x)=log_{4}(9).$$
Запишем ОДЗ: (x>0).
У логарифма слева основание (2), а у логарифма справа основание (4). Чтобы воспользоваться способом решения, аналогичным первым трем примерам, необходимо привести логарифмы к одинаковому основанию.
$$ log_{2}(x)=log_{2}(3).$$
Ого, как я такое получил?
Просто воспользовался формулой возведения в степень основания и аргумента логарифма — если возвести в одинаковую степень, то логарифм от этого не поменяется:
$$ log_{a}(b)=log_{a^n}(b^n).$$
В нашем примере возведем основание и аргумент в степень (frac{1}{2}):
$$ log_{4}(9)=log_{4^{frac{1}{2}}}(9^{frac{1}{2}})=log_{2}(3).$$
$$ log_{2}(x)=log_{2}(3).$$
Ну теперь основании у логарифмов одинаковые и можно с чистым сердцем приравнять аргументы, как мы делали до этого.
$$x=3.$$
Кстати, решить уравнение (log_{2}(x)=log_{4}(9))
можно было и по-другому — привести к основанию (4) логарифм, стоящий слева в уравнении:
Опять воспользуемся свойством логарифма:
$$ log_{a}(b)=log_{a^n}(b^n);$$
$$log_{2}(x)=log_{2^2}(x^2)=log_{4}(x^2);$$
Подставим в исходное уравнение наши преобразования:
$$ log_{4}(x^2)=log_{4}(9);$$
Ура, у нас слева и справа логарифмы с одинаковым основанием — вычеркиваем логарифмы:
$$x^2=9;$$
Решаем аккуратно простейшее квадратное уравнение. Не забываем, что у него будет 2 корня!
$$x=pm3;$$
Опа, у нас получилось два корня. А когда мы решали первым способом был один корень! Что за дела?
Вспоминаем, что в самом начале к уравнению мы записывали ОДЗ (х>0). Тогда корень (x=-3) не удовлетворяет ОДЗ. Обратите внимание, что без учета ОДЗ в этом случае, мы бы получили неправильный ответ.
Ответ: (x=3.)
Подробнее про свойства логарифмов можно посмотреть тут. Логарифмические уравнения с разными основаниями встречаются в ЕГЭ регулярно, поэтому важно уметь применять все свойства логарифмов.
Рассмотрим еще один пример.
Пример 5
$$log_{5}(x)=2$$
Как видим, в примере есть только логарифм в левой части равенства, а справа стоит просто число 2. Давайте постараемся привести к такому же виду, как и в прошлых примерах. То есть сделаем так, чтобы справа появился логарифм с основанием 5.
Оказывается, любое число (a) можно представить в виде логарифма с нужным вам основанием (b) по формуле:
$$a=log_{b}(b^a);$$
Эту формулу можно просто запомнить. А въедливым читателям, я бы рекомендовал посидеть и подумать откуда берется данное выражение. Подсказка — оно напрямую вытекает из определения логарифма. Задайте себе вопрос — «В какую степень нужно возвести основание, чтобы получить аргумент?»
И так, воспользуемся формулой и распишем 2-ку:
$$2=log_{5}(5^2);$$
Подставим в уравнение:
$$log_{5}(x)=log_{5}(5^2);$$
Ура, у нас два логарифма с одинаковыми основаниями, теперь можно приравнять подлогарифмические выражения.
$$x=5^2;$$
$$x=25.$$
Пример 6
$$log_{3}(x+2)=0$$
Начинаем с ОДЗ:
$$x+2>0;$$
$$x>-2.$$
Приступаем к решению уравнения. Что делать в случае, когда справа стоит (0)? Ничего страшного в этом нет, действуем по прежнему плану — представим (0) в виде логарифма по нашей формуле:
$$a=log_{b}(b^a);$$
$$log_{3}(x+2)=log_{3}(3^0);$$
Вспоминаем, что любое число в нулевой степени это единица.
$$log_{3}(x+2)=log_{3}(1);$$
$$x+2=1;$$
$$x=-1.$$
Корень удовлетворяет ОДЗ — записываем ответ.
Ответ: (x=-1).
Подведем итоги. В большинстве случаев, для того, чтобы решить простейшее логарифмическое уравнение, необходимо привести логарифмы слева и справа к одинаковому основанию. Затем приравнять подлогарифмические выражения и решить получившееся уравнения. При этом ни в коем случае не забываем про ОДЗ. На ЕГЭ, если вы вдруг запишите в ответ хотя бы один корень, не удовлетворяющий ОДЗ, то вам поставят за это задание 0 баллов.
В общем виде формула для решения логарифмов выглядит так:
$$ log_{a}(f(x))=log_{a}(g(x)) qquad (*)$$
где (a>0) — основание логарифмов, а (f(x)) и (g(x)) — какие-то выражения, зависящие от (x).
$$ begin{cases}
f(x)>0, или \
g(x)>0. \
end{cases}$$
$$f(x)=g(x).$$
Обратите внимание на «или» в ОДЗ. Оказывается можно накладывать условие больше нуля только на одную функцию: либо на f(x), либо на g(x) — смотря какое неравенство вам кажется легче для решения. Дело в том, что если одна из функций будет больше нуля, то и другая автоматически тоже будет будет больше, ведь мы ищем корни, при которых (f(x)=g(x)).
Для того, чтобы закрепить материал, решим еще одно логарифмическое уравнение:
Пример 7
$$2*log_{4}(4+x)=4-log_{2}(x-2);$$
Здесь все несколько сложнее, чем в предыдущих примерах. Для того чтобы представить наше уравнение в виде (*), нужно избавиться от множителя (2) перед первым логарифмом, кроме этого, нам мешается отдельное слагаемое (4), и в придачу ко всем этим неприятностям у логарифмов разные основания!
Но перед тем как решать, запишем ОДЗ:
$$ begin{cases}
4+x>0, \
x-2>0. \
end{cases}$$
$$ begin{cases}
x>-4, \
x>2. \
end{cases}$$
Находим пересечение и в итоге ОДЗ получается:
$$ x>2.$$
Приступаем непосредственно к решению уравнения. Самое главное, нам необходимо привести все логарифмы к одинаковому основанию, и, по возможности, привести к виду (log_{a}f(x)=log_{a}g(x)).
Здесь не обойтись без свойств логарифмов.
Воспользуемся формулой вынесения степени из основания логарифма:
$$log_{a^n}(b)=frac{1}{n}*log_{a}(b)$$
$$log_{4}(4+x)=log_{2^2}(4+x)=frac{1}{2}*log_{2}(4+x)$$
Подставим в уравнение
$$2*frac{1}{2}*log_{2}(4+x)=4-log_{2}(x-2);$$
$$log_{2}(4+x)=4-log_{2}(x-2);$$
Теперь у нас хотя бы логарифмы с одинаковым основанием. Далее преобразуем левую часть уравнения, воспользовавшись формулами:
$$ a=log_{b}(b^a);$$
$$log_{a}(b)-log_{a}(c)=log_{a}(frac{b}{c})$$
$$4-log_{2}(x-2)=log_{2}(2^4)-log_{2}(2-x)=log_{2}(16)-log_{2}(2-x)=log_{2}(frac{16}{2-x});$$
Подставим получившееся выражение в уравнение:
$$log_{2}(4+x)=log_{2}(frac{16}{2-x});$$
Ура, теперь у нас слева и справа в уравнении логарифмы с одинаковым основанием (2).
Избавляемся от логарифмов и решаем:
$$4+x=frac{16}{x-2};$$
Перекинем все налево и приведем к общему знаменателю
$$4+x-frac{16}{x-2}=0;$$
$$frac{(4+x)(x-2)}{x-2}—frac{16}{x-2}=0;$$
$$frac{4x-8+x^2-2x–16}{x-2}=0;$$
$$frac{x^2+2x-24}{x-2}=0;$$
Дробь равна 0, когда числитель равен 0
$$x^2+2x-24=0;$$
$$D=(2^2-4*(-24)=4+96=100;$$
$${x}_{1,2}=frac{-2pm 10}{2};$$
$${x}_{1}=4;$$
$${x}_{2}=-6;$$
Мы получили два корня. Но не забываем про ОДЗ. Выше мы его посчитали и получилось, что (x>2). Значит второй корень не подходит.
Ответ: (x=4).
Логарифмические уравнения с переменным основанием
Рассмотри теперь уравнение, в котором есть, так называемый, логарифм с переменным основанием. То есть логарифм, у которого в основании стоит какое-то выражение, зависящее от (х).
Пример 8
$$log_{1-x}(x^2+3x+1)=1;$$
В основании логарифма стоит ((1-х)), это переменное основание, потому что я могу подставлять различные значения (х) и каждый раз основание логарифма будет разным. Ничего страшного в этом нет, начинаем решать, руководствуясь тем же принципом, что и в предыдущих примерах — стараемся привести обе части уравнения к виду двух логарифмов с одинаковым основанием. Для этого нужно представить (1) справа в виде логарифма с основанием ((1-х)).
Но первым делом выпишем ОДЗ, не забывая накладывать условия и на основание логарифма, так как оно зависит от (х):
$$ begin{cases}
x^2+3x+1>0, \
1-x>0, \
1-xneq1.\
end{cases} qquad (**)$$
Теперь приступаем к решению самого уравнения. Выпишем еще раз формулу, по которой преобразуем правую часть:
$$a=log_{b}(b^a);$$
Где (а=1), а (b=1-x):
$$1=log_{1-x}(1-x)^1=log_{1-x}(1-x);$$
Подставим в уравнение
$$log_{1-x}(x^2+3x+1)=log_{1-x}(1-x);$$
Два логарифма с одинаковым основанием — можем приравнять аргументы:
$$x^2+3x+1=1-x;$$
$$x^2+4x=0;$$
$$x(x+4)=0;$$
$$x=0;$$
$$x=-4.$$
Получили два корня, проверим удовлетворяют ли они ОДЗ, подставив их в (**). Корень (0) не удовлетворяет последнему неравенству в ОДЗ, а ((-4)) удовлетворяет всем условиям.
Ответ: x=-4.
Замена переменной в уравнениях с логарифмами
Разберем еще один частый тип логарифмических уравнений — это уравнения с заменой переменной. Общий принцип заключается в том, чтобы привести все логарифмы в уравнении к одинаковому основанию и одинаковому аргументу, а потом сделать замену.
Проще разобрать на примерах:
Пример 9
$$log^2_{2}(x)+6=5*log_{2}(x)$$
Как и любой пример на логарифмы, начинаем с ОДЗ:
$$x>0.$$
В уравнении один из логарифмов в квадрате, поэтому представить в виде равенства двух логарифмов, как мы делали в предыдущих примерах, не получится. Кроме этого, замечаем, что у нас оба логарифма абсолютно одинаковые (у них одинаковые основания, и одинаковые аргументы).
Попробуем сделать замену:
$$t=log_{2}(x)$$
Тогда наше уравнение после замены примет вид:
$$t^2-5t+6=0;$$
$$D=25-24=1;$$
$$t_{1}=frac{5+1}{2}=3;$$
$$t_{2}=frac{5-1}{2}=1;$$
И сделаем обратную замену, получив два простых логарифмических уравнения:
$$t_{1}=log_{2}(x)=3;$$
$$log_{2}(x)=log_{2}(2^3);$$
$$x=8.$$
$$t_{2}=log_{2}(x)=1;$$
$$log_{2}(x)=log_{2}(2^1);$$
$$x=2.$$
Обязательно, не забываем проверить, удовлетворяют ли корни ОДЗ ((x>0)). Оба корня подходят, записываем ответ.
Ответ: (x=8; , x=2.)
Пример 10
$$ log_{2}left(frac{8}{x}right)-frac{10}{log_{2}(16x)} = 0;$$
Как обычно, начинаем с ОДЗ:
$$ begin{cases}
frac{8}{x}>0, \
log_{2}(16x)neq0,\
16x>0.\
end{cases}$$
Решаем каждое из получившихся неравенств в системе:
$$ begin{cases}
x>0, \
xneqfrac{1}{16},\
x>0.\
end{cases}$$
В итоге ОДЗ будет: (xin(0;frac{1}{16})cup(frac{1}{16};infty)).
Посмотрим теперь на сам пример. Видим два логарифма, у них одинаковые основания, что хорошо. Но функции, стоящие под логарифмами, разные. Постараемся при помощи свойств логарифма сделать одинаковые аргументы, чтобы потом сделать замену.
Воспользуемся формулами суммы и разности логарифмов с одинаковыми основаниями:
$$log_{a}(b*c)=log_{a}(b)+log_{a}(c);$$
$$log_{a}(frac{b}{c})=log_{a}(b)-log_{a}(c);$$
$$log_{2}left(frac{8}{x}right)=log_{2}(8)-log_{2}(x)=3-log_{2}(x);$$
$$log_{2}(16x)=log_{2}(16)+log_{2}(x)=4+log_{2}(x);$$
Подставим наши преобразования в исходное уравнение
$$3-log_{2}(x)-frac{10}{4+log_{2}(x)}=0;$$
Теперь в уравнении все логарифмы одинаковые, модем сделать замену. Пусть (t=log_{2}(x)).
$$3-t-frac{10}{4+t}=0;$$
Приводим к общему знаменателю
$$frac{(3-t)(4+t)-10}{4+t}=0;$$
$$frac{-t^2-t+2}{4+t}=0;$$
Дробь равна нулю, когда числитель равен нулю:
$$-t^2-t+2=0;$$
$$t_{1}=1;$$
$$t_{2}=-2;$$
Делаем обратную замену:
$$t_{1}=log_{2}(x)=1;$$
$$log_{2}(x)=log_{2}(2^1);$$
$$x=2.$$
$$t_{2}=log_{2}(x)=-2;$$
$$log_{2}(x)=log_{2}({2}^{-2});$$
$$x=frac{1}{4}.$$
Сверяем с ОДЗ, видим, что оба корня подходят, записываем ответ.
Ответ: (x=2; , x=frac{1}{4}.)
Пример 11
$$log_{2}(x^2+4x)+log_{0,5}(frac{x}{4})+2=log_{2}(x^2+3x-4)$$
Область допустимых значений:
$$ begin{cases}
x^2+4x>0, \
x^2+3x-4>0,\
x>0.\
end{cases}$$
$$ begin{cases}
x(x+4)>0, \
x>0,\
(x-1)(x+4)>0.\
end{cases}$$
Зеденым цветом показано решение первого неравенства в системе, синим — второго и фиолетовым третьего. Область, которая находится на пересечении сразу всех трех промежутков заштрихована бордовым.
Решаем методом интервалов, и находим пересечение решений всех неравенств в системе:
В итоге получаем ОДЗ: (x>1).
Приступаем к решению самого уравнения. Первым делом приведем все логарифмы к одинаковому основанию (2). Для этого нужно преобразовать только второе слагаемое в уравнении:
$$0,5=frac{1}{2}=2^{-1};$$
$$log_{2}(x^2+4x)+log_{2^{-1}}(frac{x}{4})+2=log_{2}(x^2+3x-4);$$
Вынесем степень из основания, воспользовавшись формулой (log_{a^n}(b)=frac{1}{n}log_{a}(b)).
$$log_{2}(x^2+4x)-log_{2}(frac{x}{4})+2=log_{2}(x^2+3x-4);$$
В первом слагаемом под логарифмом вынесем общий множитель (х). А квадратный многочлен под логарифмом справа разложим на множители при помощи дискриминанта:
$$log_{2}(x(x+4))-log_{2}(frac{x}{4})+2=log_{2}((x-1)(x+4));$$
И опять воспользуемся формулами суммыразности логарифмов:
$$log_{a}(b*c)=log_{a}(b)+log_{a}(c);$$
$$log_{a}left(frac{b}{c}right)=log_{a}(b)-log_{a}(c);$$
$$log_{2}(x)+log_{2}(x+4)-log_{2}(x)+log_{2}(4)+2=log_{2}(x-1)+log_{2}(x+4);$$
Сократим подобные слагаемые и посчитаем (log_{2}(4)=2):
$$4=log_{2}(x-1);$$
$$log_{2}(x-1)=4;$$
$$log_{2}(x-1)=log_{2}(2^4);$$
$$x-1=16;$$
$$x=17.$$
Сверяем корень с ОДЗ — подходит. Записываем ответ.
Ответ: (x=17).
Решение логарифмических уравнений и систем уравнений. Подготовка к ЕГЭ
Разделы: Математика
Ученик проходит в несколько лет дорогу, на которую человечество употребило тысячелетие.
Однако его следует вести к цели не с завязанными глазами, а зрячим:
он должен воспринимать истину, не как готовый результат, а должен её открывать.
Учитель должен руководить этой экспедицией открытий, следовательно, также присутствовать
не только в качестве простого зрителя. Но ученик должен напрягать свои силы;
ему ничто не должно доставаться даром.
Даётся только тому, кто стремится.
(А. Дистервег)
Форма урока: комбинированный урок
Тип урока: Урок повторного контроля знаний.
Обобщение и закрепление пройденного материала.
Цели урока:
- Образовательная — обобщение знаний учащихся по теме «Логарифмические уравнения и системы уравнений; закрепить основные приемы и методы решения логарифмических уравнений и систем уравнений; ознакомить учащихся с видами заданий повышенной сложности по данной теме в ЕГЭ.
- Развивающая — развитие логического мышления для сознательного восприятия учебного материала, внимание, зрительную память, активность учащихся на уроке. Предоставить каждому из учащихся проверить свой уровень подготовки по данной теме.
- Воспитывающая — воспитание познавательной активности, формирование личностных качеств: точность и ясность словесного выражения мысли; сосредоточенность и внимание; настойчивость и ответственность, положительной мотивации к изучению предмета, аккуратности, добросовестности и чувство ответственности. Осуществить индивидуальный подход и педагогическую поддержку каждого ученика через разноуровневые задания и благоприятную психологическую атмосферу.
Задачи урока:
- выработать у учащихся умение пользоваться алгоритмом решения логарифмических уравнений.
- осуществить формирование первоначальных знаний в виде отдельных навыков после определенной тренировки решения уравнений и систем уравнений.
- познакомить учащихся с частными случаями и отработать навыки по решению таких уравнений и систем уравнений.
Методы и педагогические приемы:
- Методы самообучения
- Приемы устного опроса.
- Приемы письменного контроля.
- Коллективная учебная деятельность.
- Организация работы в группах.
- Повышение интереса к учебному материалу.
Оборудование:
- компьютер, мультимедийный проектор и экран;
- тетради;
Раздаточный материал: задания для самостоятельной работы.
План урока:
- Организационный момент (1 мин)
- Проверка домашнего задания (3 мин)
- Входной контроль (повторение теоретического материала) (15 мин)
- Этап обобщения знаний учащихся. Решение уравнений и систем уравнений (45 мин)
- Разноуровневая самостоятельная работа (проверка знаний учащихся) (20 мин)
- Итоги урока (4 мин)
- Домашнее задание (2 мин)
1. Организационный момент
Взаимное приветствие; проверка готовности учащихся к уроку, организация внимания.
2. Проверка домашнего задания
Установить правильность и осознанность выполнения домашнего задания всеми учащимися; установить пробелы в знаниях.
3. Входной контроль (повторение теоретического материала)
Организация устной фронтальной работы с классом по повторению логарифмических формул и способов решения логарифмических уравнений.
Решение простейших уравнений:
а) 
б) 
2) Найдите Х, если х>0:



Перечислите: основные способы решения логарифмических уравнений.
Способы решения логарифмических уравнений
- По определению логарифма.
- Метод потенцирования.
- Метод введения новой переменной.
- Решение уравнений логарифмированием его обеих частей.
- Функционально-графический способ.
На экране уравнения:
- log2(3 — 6x) = 3
- lg(х 2 — 2х) = lg (2х + 12)
- 5 х + 1 — 5 х — 1 = 24
- х lg х = 10000
- 3 2х + 5 = 3 х + 2 + 2
- log3 2 x — log3 x = 3
- log2x — log4x = 3
- 2 x = x 2 — 2x
Среди данных уравнений выбрать логарифмические. Определить способ решения каждого уравнения. Решите уравнения.
По окончанию работы правильность решения уравнений осуществляется с помощью экрана.
Устно ответить на следующие вопросы (если имеется не один корень):
- Найти наименьший корень уравнения.
- Найти сумму корней уравнения.
- Найти разность корней уравнения.
- Найти произведение корней уравнения.
- Найти частное корней уравнения
Самооценка и взаимооценка деятельности учащихся (результаты заносятся в листы самоконтроля).
4. Этап обобщения знаний учащихся
Решение логарифмических уравнений из заданий ЕГЭ части В и С.
№ 1 (В) Найдите корень (или сумму корней, если их несколько) уравнения log6(3x + 88) — log6 11 = log6 x. [1]
№ 2 (B) Найдите произведение всех корней уравнения

№ 3 (B) Найдите сумму корней уравнения 
№ 4 (C) найти наибольший корень уравнения: log2(2
№ 5 (C) Решите уравнение 

Уравнения №1-3 решает по два ученика на обратных крыльях доски с последующей проверкой решения всем классом.
Уравнение №4,5 решает ученик с подробным комментарием.
По окончании самооценка и взаимооценка учащихся (результаты заносятся в листы самоконтроля).
Простейшими логарифмическими уравнениями будем называть уравнения следующих видов:
log a x = b, a > 0, a 
log a f(x) = b, a > 0, a 
Эти уравнения решаются на основании определения логарифма: если logb a = c, то a = b c .
Решить уравнение log2 x = 3.
Решение. Область определения уравнения x > 0. По определению логарифма x = 2 3 , x = 8 принадлежит области определения уравнения.
Уравнения вида loga f(x) = b, a > 0, a 
Уравнения данного вида решаются по определению логарифма с учётом области определения функции f(x).
Обычно область определения находится отдельно, и после решения уравнения f(x) = a b проверяется, принадлежат ли его корни области определения уравнения.
Пример. Решить уравнение log3(5х — 1) = 2.
ОДЗ: 5х — 1 > 0; х > 1/5.
Пример. Решить уравнение
Решение. Область определения уравнения находится из неравенства 2х 2 — 2х — 1 > 0. Воспользуемся определением логарифма:
Применим правила действий со степенями, получим 2х 2 — 2х — 1 = 3. Это уравнение имеет два корня х = -1; х = 2. Оба полученные значения неизвестной удовлетворяют неравенству 2х 2 — 2х — 1 > 0, т.е. принадлежат области определения данного уравнения, и, значит, являются его корнями.
Уравнения этого вида решаются по определению логарифма с учётом области определения уравнения. Данное уравнение равносильно следующей системе
Чаще всего, область определения логарифмического уравнения находится отдельно, и после решения уравнения (f(x)) c = b или равносильного уравнения 
Пример. Решить уравнение
Решение. Данное уравнение равносильно системе
Суть метода заключается в переходе от уравнения
На основании свойства монотонности логарифмической функции заключаем, что f(x) = g(x).
Нужно отметить, что при таком переходе может нарушиться равносильность уравнения. В данном уравнении f(x) > 0, g(x) > 0, а в полученном после потенцирования эти функции могут быть как положительными, так и отрицательными. Поэтому из найденных корней уравнения f(x) = g(x) нужно отобрать те, которые принадлежат области определения данного уравнения. Остальные корни будут посторонними.
Решение. Область определения уравнения найдётся из системы неравенств:
х> -1,5+ 
х 2 — х — 12 = 0, откуда х1 = -3, х2 = 4. Число 4 не удовлетворяет системе неравенств.
Cведение уравнений к виду log a f(x) = log a g(x) с помощью свойств логарифмов по одному основанию.
Если уравнение содержит логарифмы по одному основанию, то для приведения их к виду log a f(x) = log a g(x) используются следующие свойства логарифмов:
logb a + logb c = logb (a*c), где a > 0; c > 0; b > 0, b 
logb a — logb c = logb (a/c), где a > 0; c > 0; b > 0, b 
m logb a = logb a m , где a > 0; b > 0, b 

Пример 1. Решить уравнение log6 (x — 1) = 2 — log6 (5x + 3).
Решение. Найдём область определения уравнения из системы неравенств
Применяя преобразования, приходим к уравнению
log6 ((x — 1)(5x + 3)) = 2, далее, потенцированием, к уравнению
(х — 1)(5х + 3) = 36, имеющему два корня х = -2,6; х = 3. Учитывая область определения уравнения, х = 3.
Пример 2. Решить уравнение
Решение. Найдём область определения уравнения, решив неравенство (3x — 1)(x + 3) > 0 методом интервалов.
Учитывая, что разность логарифмов равна логарифму частного, получим уравнение log5 (x + 3) 2 = 0. По определению логарифма (х + 3) 2 = 1, х = -4, х = -2. Число х = -2 посторонний корень.
Пример 3. Решить уравнение log2 (6 — x) = 2 log6 x.
Решение. На области определения 0 2 , откуда х = -3, х = 2. Число х = -3 посторонний корень.
Метод потенцирования применяется в том случае, если все логарифмы, входящие в уравнение, имеют одинаковое основание. Для приведения логарифмов к общему основанию используются формулы:
Пример 1. Решить уравнение
Решение. Область определения уравнения 1 1. Приведём логарифмы к основанию 3, используя формулу (4).
Пример 3. Решить уравнение
Решение. Область определения уравнения x > -1, x 
Умножим обе части уравнения на log 3(x + 1) ? 0 и перенесем все слагаемые в левую часть уравнения. Получим (log 3(x + 1)-1) 2 = 0, откуда log 3(x + 1) = 1 и x = 2.
3. Введение новой переменной
Рассмотрим два вида логарифмических уравнений, которые введением новой переменной приводятся к квадратным.
где a > 0, a 
Пусть t = loga f(x), t 
Решив его, найдём х из подстановки t = loga f(x). Учитывая область определения, выберем только те значения x, которые удовлетворяют неравенству f(x) > 0.
Пример 1. Решить уравнение lg 2 x — lg x — 6 = 0.
Решение. Область определения уравнения — интервал (0; 

Уравнение примет вид t 2 — t — 6 = 0. Его корни t1 = -2, t2 = 3.
Вернёмся к первоначальной переменной lg x = -2 или lg x = 3, х = 10 -2 или х = 10 3 .
Оба значения x удовлетворяют области определения данного уравнения (х > 0).
Пример 2. Решить уравнение
Решение. Найдём область определения уравнения
Применив формулу логарифма степени, получим уравнение
Так как х 2 — 4t + 4 = 0
имеет два равных корня t1,2 = 2. Вернёмся к первоначальной переменной log3 (-x) = 2, отсюда —х = 9, х = -9. Значение неизвестной принадлежит области определения уравнения.
где a > 0, a 


Уравнения данного вида приводятся к квадратным умножением обеих частей его на loga f(x) 
(свойство logb a = 1/ loga b), получим уравнение
Замена loga f(x)=t, t 
Из уравнений loga f(x)= t1, logb f(x)= t2 найдем значения x и выберем среди них принадлежащие области определения уравнения:
f(x) > 0, f(x) 
Пример. Решить уравнение
Решение. Область определения уравнения находим из условий x+2>0, x+2 

Умножим обе части уравнения на log5 (x+2) 
или, заменив log5 (x+2) = t, придем к квадратному уравнению
Возвращаемся к первоначальной переменной:
Оба корня принадлежат области определения уравнения.
ОДЗ: x > 0, х 
Используя формулу перехода к новому основанию, получим
Ответ:
4. Приведение некоторых уравнений к логарифмическим логарифмированием обеих частей.
Переход от уравнения вида f(x) = g(x) к уравнению loga f(x) = loga g(x), который возможен если f(x) >0, g(x) >0, a >0, a 
Методом логарифмирования можно решать:
Уравнения вида
Область определения уравнения — интервал (0, 
Приведем подобные и получим линейное уравнение относительно loga x.
Пример. Решить уравнение 3 2log 4 x+2 =16x 2 .
Решение. Область определения x >0. Прологарифмируем обе части по основанию 4.
Используя свойства логарифмов, получим
Область определения уравнения — интервал (0, 
Применим формулы логарифма степени и логарифма произведения
Введем новую переменную t=loga x , t 
Пример 1. Решить уравнение
Решение. Область определения уравнения х > 0. Так как при х > 0 обе части уравнения положительны, а функция y = log3 t монотонна, то
Введём новую переменную t, где t = log3 x, t 
Пример 2. Решить уравнение
Решение. Область определения уравнения х >1. Обе части уравнения положительны, прологарифмируем их по основанию 2, получим
Применим формулы логарифма степени и логарифма частного:
Введем новую переменную t=log2x, получим квадратное уравнение t 2 — 3t + 2 = 0,
1) Найти наибольший корень уравнения: lq(x+6) — 2 = 1 /2lq(2x -3) — lq25
3) Пусть (х0;y0) — решение системы уравнений


4) Пример .Решите систему уравнений
Решение. Решим эту систему методом перехода к новым переменным:
Заметим, что x>0 и у 
Логарифмируя обе части второго уравнения по основанию 3, получим:
Тогда по обратной теореме Виета переменные и и v являются корнями квадратного уравнения
z 2 -z-12 = 0
Следовательно, решения данной системы найдем как множество решений совокупности двух систем а) и б):
а) 

Решениями указанных систем являются соответственно пары (27;4), (
Ответ: (27; 4), (
5) Пример. Решите систему уравнений
Перейдем к новым переменным:
x = 2 u >0, 1оg2 у = v, у = 2 v >0.
В новых переменных данная система имеет вид:

Следовательно, и и v являются корнями квадратного уравнения :
z 2 -42 + 3 = 0
Отсюда следует, что достаточно решить систему


Другое решение найдем из-за симметричности х и у, т. е. если (х; y) — решение, то (у; х) также является решением.
5. Самостоятельная работа.
1. Вычислите значение выражения: 11-3log3
2. Решите уравнения:
3.Решите систему уравнений :
1. Вычислите значение выражения: 13-3log2
2. Решите уравнения:
6.Подведение итогов урока:
Учитывая контингент учащихся данного класса, можно сделать вывод о том, что в целом учащиеся усвоили материал по данной теме.
Логарифмические уравнения и системы
п.1. Методы решения логарифмических уравнений
При решении логарифмических уравнений используются следующие основные методы:
1) переход от логарифмического уравнения к равносильному уравнению (f(x)=g(x)) с системой неравенств, описывающих ОДЗ;
2) графический метод;
3) замена переменной.
п.2. Решение уравнений вида (log_a f(x)=log_a g(x))
Неравенства ( begin f(x)gt 0\ g(x)gt 0 end ) в системе соответствуют ограничению ОДЗ для аргумента логарифмической функции.
Решать логарифмическое уравнение принято в таком порядке:
1) решить систему неравенств и получить промежутки допустимых значений для (x) в явном виде;
2) решить уравнение (f(x)=g(x));
3) из полученных корней выбрать те, что входят в промежутки допустимых значений. Записать ответ.
Однако, если выражения (f(x)) и (g(x)) слишком сложны для явного решения, возможен другой порядок действий:
1) решить уравнение (f(x)=g(x));
2) провести подстановку: полученные корни подставить в выражения для (f(x)) и (g(x)), и проверить, получатся ли положительные значения для этих функций;
3) из корней выбрать те, для которых подстановка оказалась успешной. Записать ответ.
Например:
Решим уравнение (lg(2x+3)+lg(x+4)=lg(1-2x))
Найдем ОДЗ в явном виде:
( begin 2x+3gt 0\ x+4gt 0\ 1-2xgt 0 end Rightarrow begin xgt-frac32\ xgt-4\ xltfrac12 end Rightarrow -frac32lt xltfrac12Rightarrow xinleft(-frac32;frac12right) )
Решаем уравнение:
(lgleft((2x+3)(x+4)right)=lg(1-2x))
((2x+3)(x+4)=1-2x)
(2x^2+11x+12-1+2x=0)
(2x^2+13x+11=0)
((2x+11)(x+1)=0)
( left[ begin x_1=-5,5\ x_2=-1 end right. )
Корень (x_1=-5,5notin left(-frac32;frac12right),) т.е. не подходит.
Корень (x_2=-1in left(-frac32;frac12right)) — искомое решение.
Ответ: -1
п.3. Решение уравнений вида (log_ f(x)=log_ g(x))
Как и в предыдущем случае, можно сначала найти ОДЗ, а потом решать уравнение.
Или же, можно решить уравнение, а потом проверить требования ОДЗ прямой подстановкой полученных корней.
Например:
Решим уравнение (log_(x^2-4)=log_(2-x))
Найдем ОДЗ в явном виде:
( begin x^2-4gt 0\ 2-xgt 0\ x+5gt 0\ x+5ne 1 end Rightarrow begin xlt -2cup xgt 2\ xlt 2\ xgt -5\ xne -4 end Rightarrow begin -5lt xlt -2\ xne -4 end Rightarrow xin (-5;-4)cup(-4;-2) )
Решаем уравнение:
(x^2-4=2-x)
(x^2+x-6=0)
((x+3)(x-2)=0)
( left[ begin x_1=-3\ x_2=2 — text <не подходит>end right. )
Ответ: -3
В логарифмическом уравнении перед отбрасыванием логарифмов основания обязательно должны быть равны. Не забывайте это проверять!
Например:
Решим уравнение (log_<2>(x+1)=log_<4>(x+3))
Основания (2ne 4), и нельзя сразу написать (x+1=x+3).
Нужно привести к одному основанию, преобразовав левую часть:
(log_2(x+1)=log_<2^2>(x+1)^2=log_4(x+1)^2)
Тогда исходное уравнение примет вид: (log_4(x+1)^2=log_4(x+3))
И теперь: ((x+1)^2=x+3)
(x^2+x-2=0)
((x+2)(x-1)=0)
( left[ begin x_1=-2\ x_2=1 end right. )
Что касается ОДЗ, то её нужно искать для исходного уравнения:
( begin x+1gt 0\ x+3gt 0 end Rightarrow begin xgt -1\ xgt -3 end Rightarrow xgt -1 )
Корень (x_1=-2lt -1) — не подходит.
Ответ: 1
Преобразования могут расширить первоначальную область допустимых значений (например, при возведении в квадрат), и вы включите в решение лишние корни.
Преобразования также могут сузить ОДЗ (например, при взятии корня), и некоторые решения окажутся потеряны.
Поэтому ОДЗ определяется для исходного уравнения (выражения, неравенства), а не того, которое получено после преобразований.
п.4. Примеры
Пример 1. Решите уравнения:
a) ( log_2(x+1)-log_2(x-1)=1 )
ОДЗ: ( begin x+1gt 0\ x-1gt 0 end Rightarrow begin xgt -1\ xgt 1 end Rightarrow xgt 1 )
(log_2left((x+1)(x-1)right)=log_22)
(x^2-1=2Rightarrow x^2 =3)
( left[ begin x_1=-sqrt<3>lt 2 — text<не подходит>\ x_2=sqrt <3>end right. )
Ответ: (sqrt<3>)
б) ( 2log_5(x-1)=log_5(1,5x+1) )
ОДЗ: ( begin x-1gt 0\ 1,5x+1gt 0 end Rightarrow begin xgt 1\ xgt-frac23 end Rightarrow xgt 1 )
Преобразуем: (2log_5(x-1)=log_5(x-1)^2)
Получаем: (log_5(x-1)^2=log_5(1,5x+1))
((x-1)^2=1,5x+1)
(x^2-2x+1-1,5x-1=0Rightarrow x^2-3,5x=0Rightarrow x(x-3,5)=0)
( left[ begin x_1=0lt 1 — text<не подходит>\ x_2=3,5 end right. )
Ответ: 3,5
в) ( log_3(3-x)+log_3(4-x)=1+2log_3 2 )
ОДЗ: ( begin 3-xgt 0\ 4-xgt 0 end Rightarrow begin xlt 3\ xlt 4 end Rightarrow xlt 3 )
Преобразуем: (1+2log_3 2=log_3 3+log_3 2^2=log_3(3cdot 4)=log_3 12)
Получаем: (log_3left((3-x)(4-x)right)=log_3 12)
((3-x)(4-x)=12Rightarrow 12-7x+x^2=12Rightarrow x(x-7)=0)
( left[ begin x_1=0\ x_2=7gt 3 — text <не подходит>end right. )
Ответ: 0
г) ( log_2^2x+log_2 x^2+1=0 )
ОДЗ: (xgt 0)
(log_2x^2=2log_2x)
Получаем: (log_2^2x+2log_2x+1=0)
Замена: (t=log_2 x)
(t^2+2t+1=0Rightarrow(t+1)^2=0Rightarrow t=-1)
Возвращаемся к исходной переменной: (log_2x=-1)
(x=2^<-1>=frac12)
Ответ: (frac12)
д) ( x^<lg x>=10 )
ОДЗ: (xgt 0)
Замена: (t=lg x). Тогда (x=10^t)
Подставляем:
((10^t)^t=10Rightarrow 10^=10^1Rightarrow t^2=1Rightarrow t=pm 1)
Возвращаемся к исходной переменной:
( left[ begin lg x=-1\ lg x=1 end right. Rightarrow left[ begin x=10^<-1>\ x=10 end right. Rightarrow left[ begin x_1=0,1\ x_2=10 end right. )
Оба корня подходят.
Ответ:
e) ( sqrtcdot log_5(x+3)=0 )
ОДЗ: ( begin xgeq 0\ x+3gt 0 end Rightarrow begin xgeq 0\ xgt -3 end Rightarrow xgeq 0 )
( left[ begin sqrt=0\ log_5(x+3)=0 end right. Rightarrow left[ begin x=0\ x+3=5^0=1 end right. Rightarrow left[ begin x_1=0\ x_2=-2lt 0 — text <не подходит>end right. )
Ответ: 0
ж) ( log_<5x-2>2+2log_<5x-2>x=log_<5x-2>(x+1) )
ОДЗ: ( begin xgt 0\ x+1gt 0\ 5x-2gt 0\ 5x-2ne 1 end Rightarrow begin xgt 0\ xgt -1\ xgtfrac25\ xnefrac35 end Rightarrow begin xgtfrac25\ xnefrac35 end )
Преобразуем: (log_<5x-2>2+2log_<5x-2>x=log_<5x-2>(2x^2))
Подставляем: (log_<5x-2>(2x^2)=log_<5x-2>(x+1))
( 2x^2=x+1Rightarrow 2x^2-x-1=0Rightarrow (2x+1)(x-1)=0 Rightarrow left[ begin x_1=-frac12 — text<не подходит>\ x_2=1 end right. )
Ответ: 1
Пример 2*. Решите уравнения:
a) ( log_4log_2log_3(2x-1)=frac12 )
ОДЗ: ( begin 2x-1gt 0\ log_3(2x-1)gt 0\ log_2log_3(2x-1)gt 0 end Rightarrow begin xgtfrac12\ 2x-1gt 3^0\ log_3(2x-1)gt 2^0 end Rightarrow begin xgtfrac12\ xgt 1\ 2x-1gt 3^1 end Rightarrow )
( Rightarrow begin xgtfrac12\ xgt 1\ xgt 2 end Rightarrow xgt 2 )
Решаем:
(log_2log_3(2x-1)=4^<1/2>=2)
(log_3(2x-1)=2^2=4)
(2x-1=3^4=81)
(2x=82)
(x=41)
Ответ: 41
б) ( log_2(9-2^x)=25^<log_5sqrt<3-x>> )
ОДЗ: ( begin 9-2xgt 0\ 3-xgt 0 end Rightarrow begin 2^xlt 9\ xlt 3 end Rightarrow begin xltlog_2 9\ xlt 3 end Rightarrow xlt 3 )
Преобразуем: (25^<log_5sqrt<3-x>>=25^<log_<5^2>(sqrt<3-x>)^2>=25^<log_<25>(3-x)>=3-x)
Подставляем: (log_2(9-2^x)=3-x)
(9-2^x=2^<3-x>)
(9-2^x-frac<8><2^x>=0)
Замена: (t=2^xgt 0)
( 9-t-frac8t=0Rightarrow frac<-t^2+9t-8>=0Rightarrow begin t^2-9t+8gt 0\ tne 0 end Rightarrow begin (t-1)(t-8)=0\ tne 0 end Rightarrow left[ begin t_1=1\ t_2=8 end right. )
Возвращаемся к исходной переменной:
( left[ begin 2^x=1\ 2^x=8 end right. Rightarrow left[ begin 2^x=2^0\ 2^x=2^3 end right. Rightarrow left[ begin x_1=0\ x_2=3 end right. )
По ОДЗ (xlt 3), второй корень не подходит.
Ответ: 0
в) ( lgsqrt+lgsqrt<2x-3>+1=lg 30 )
ОДЗ: ( begin x-5gt 0\ 2x-3gt 0 end Rightarrow begin xgt 5\ xgtfrac32 end Rightarrow xgt 5 )
Преобразуем: (lg 30-1=lg 30-lg 10=lgfrac<30><10>=lg 3)
Подставляем: (lgsqrt+lgsqrt<2x-3>=lg 3)
(frac12lg(x-5)+frac12lg(2x-3)=lg 3 |cdot 2)
(lg(x-4)+lg(2x-3)=2lg 3)
(lgleft((x-5)(2x-3)right)=lg 3^2)
((x-5)(2x-3)=9Rightarrow 2x^2-13x+15-9=0 Rightarrow 2x^2-13x+6=0)
( (2x-1)(x-6)=0Rightarrow left[ begin x_1=frac12lt 5 — text<не подходит>\ x_2=6 end right. )
Ответ: 6
г) ( frac<1><lg x>+frac<1><lg 10x>+frac<3><lg 100x>=0 )
ОДЗ: ( begin xgt 0\ lg xne 0\ lg 10xne 0\ lg 100xne 0 end Rightarrow begin xgt 0\ xne 1\ 10xne 1\ 100xne 1 end Rightarrow begin xgt 0\ xneleft<frac<1><100>;frac<1><10>;1right> end )
Преобразуем: (lg 10x=lg 10+lg x=1+lg 10)
(lg 100x=lg 100+lg x=2+lg x)
Подставляем: (frac<1><lg x>+frac<1><1+lg x>+frac<3><2+lg x>=0)
Замена: (t=lg x)
begin frac1t+frac<1><1+t>+frac<3><2+t>=0Rightarrow frac1t+frac<1><1+t>=-frac<3><2+t>Rightarrow frac<1+t+t>=-frac<3><2+t>Rightarrow (1+2t)(2+t)=(1+t)\ 2_5t+2t^2=-3t-3t^2Rightarrow 5t^2+8t+2=0\ D=8^2-4cdot 5cdot 2=24, t=frac<-8pm 2sqrt<6>><10>=frac<-4pm sqrt<6>> <5>end Возвращаемся к исходной переменной:
$$ left[ begin lg x=frac<-4- sqrt<6>><5>\ lg x=frac<-4+ sqrt<6>> <5>end right. Rightarrow left[ begin x=10frac<-4- sqrt<6>><5>\ x=10frac<-4+ sqrt<6>> <5>end right. $$ Оба корня подходят.
Ответ: (left<10frac<-4pmsqrt<6>><5>right>)
e) ( x^<frac<lg x+7><4>>=10^ <lg x+1>)
ОДЗ: (xgt 0)
Замена: (t=lg x.) Тогда (x=10^t)
Подставляем: begin (10^t)^<frac<4>>=10^\ frac<4>=t+1Rightarrow t(t+7)=4(t+1)Rightarrow t^2+7t-4t-4=0\ t^2+3t-4=0Rightarrow (t+4)(t-1)=0Rightarrow left[ begin t_1=-4\ t_2=1 end right. end Возвращаемся к исходной переменной:
$$ left[ begin lg x=-4\ lg x=1 end right. Rightarrow left[ begin x=10^<-4>\ x=10 end right. Rightarrow left[ begin x_1=0,0001\ x_2=10 end right. $$ Оба корня подходят.
Ответ: (left<0,0001; 10right>)
ж) ( 4^<log_3(1-x)>=(2x^2+2x+5)^ <log_3 2>)
ОДЗ: ( begin 1-xgt 0\ 2x^2+2x+5gt 0 end Rightarrow begin xlt 1\ Dlt 0, xinmathbb end Rightarrow xlt 1 )
По условию: begin log_3(1-x)=log_4left((2x^2+2x+5)^<log_32>right)\ log_3(1-x)=log_32cdotlog_4(2x^2+2x+5) end Перейдем к другому основанию: $$ frac<lg(1-x)><lg 3>=frac<lg 2><lg 3>cdotfrac<lg(2x^2+2x+5)><lg 4> |cdot lg 3 $$ (frac<lg 2><lg 4>=frac<lg 2><lg 2^2>=frac<lg 2><2lg 2>=frac12) begin lg(1-x)=frac12cdotlg(2x^2+2x+5) |cdot 2\ 2lg(1-x)=lg(2x^2+2x+5)\ lg(1-x)^2=lg(2x^2+2x+5)\ (1-x)^2=2x^2+2x+5\ 1-2x+x^2=2x^2+2x+5\ x^2+4x+4=0\ (x+2)^2=0\ x=-2 end Ответ: -2
Пример 3. Решите систему уравнений:
a) ( begin lg x+lg y=lg 2\ x^2+y^2=5 end )
ОДЗ: ( begin xgt 0\ ygt 0 end )
Из первого уравнения: (lg(xy)=lg 2Rightarrow xy=2)
Получаем: ( begin xy=2\ x^2+y^2=5 end Rightarrow begin y=frac2x\ x^2+left(frac2xright)^2-5=0 end )
Решаем биквадратное уравнение: begin x^2+frac<4>-5=0Rightarrowfrac=0Rightarrow begin x^4-5x^2+4=0\ xne 0 end \ (x^2-4)(x^2-1)=0Rightarrow left[ begin x^2=4\ x^2=1 end right. Rightarrow left[ begin x=pm 2\ x=pm 1 end right. end Согласно ОДЗ, оставляем только положительные корни.
Получаем две пары решений: ( left[ begin begin x=1\ y=frac2x=2 end \ begin x=2\ y=frac22=1 end end right. )
Ответ: (left<(1;2),(2,1)right>)
б) ( begin x^=27\ x^<2y-5>=frac13 end )
ОДЗ: (xgt 0, xne 1)
Логарифмируем: ( begin y+1=log_x27=log_x3^3=3log_x3\ 2y-5=log_xfrac13=log_x3^<-1>=-log_x3 end )
Замена: (z=log_x3) begin begin y+1=3z\ 2y-5=-z |cdot 3 end Rightarrow begin y+1=3z\ 6y-15=-3z end Rightarrow begin 7y-14=0\ z=5-2y end Rightarrow begin y=2\ z=1 end end Возвращаемся к исходной переменной: $$ begin y=2\ log_x3=1 end Rightarrow begin x^1=3\ y=2 end Rightarrow begin x=3\ y=2 end $$
Ответ: (3;2)
в*) ( begin 3(log_y x-log_x y)=8\ xy=16 end )
ОДЗ: ( begin xgt 0, xne 1\ ygt 0, yne 1 end )
Сделаем замену (t=log_x y). Тогда (log_y x=frac<1><log_x y>=frac1t)
Подставим в первое уравнение и решим его: begin 3left(frac1t-tright)=8Rightarrowfrac<1-t^2>=frac83Rightarrow begin 3(1-t^2)=8t\ tne 0 end\ 3t^2+8t-3=0Rightarrow (3t-1)(t+3)=0Rightarrow left[ begin t_1=frac13\ t_2=-3 end right. end Прологарифмируем второе уравнение по (x): $$ log_x(xy)=log_x16Rightarrow 1+log_x y=log_x16Rightarrow 1+t=log_x 16 $$ Получаем: begin left[ begin begin t=frac13\ log_x16=1+t=frac43 end \ begin t=-3\ log_x16=1+t=-2 end end right. Rightarrow left[ begin begin t=frac13\ x^<frac43>=16 end \ begin t=-3\ x^<-2>=16 end end right. Rightarrow left[ begin begin t=frac13\ x=(2^4)^<frac34>=2^3=8 end \ begin t=-3\ x=(16)^<-frac12>=frac14 end end right. end Возвращаемся к исходной переменной: begin left[ begin begin x=8\ log_x y=frac13 end \ begin x=frac14\ log_x y=-3 end end right. Rightarrow left[ begin begin x=8\ y=8^<frac13>=2 end \ begin x=frac14\ y=left(frac14right)^<-3>=64 end end right. end
Ответ: (left<(8;2),left(frac14; 64right)right>)
г*) ( begin (x+y)cdot 3^=frac<5><27>\ 3log_5(x+y)=x-y end )
ОДЗ: (x+ygt 0)
Прологарифмируем первое уравнение по 3: begin log_3left((x+y)cdot 3^right)=log_3frac<5><27>\ log_3(x+y)+(y-x)=log_3frac<5><27>\ log_3(x+y)-log_3frac<5><27>=x-y end Получаем:(x-y=3log_5(x+y)=log_3(x+y)-log_3frac<5><27>)
Решим последнее уравнение относительно (t=x+y) begin 3log_5 t=log_3 t-log_3frac<5><27>\ 3cdotfrac<log_3t><log_35>-log_3t=-log_3frac<5><27>\ log_3tcdotleft(frac<3><log_35>-1right)=-log_3frac<5><27>\ log_3t=-frac<log_3frac<5><27>><frac<3><log_35>-1>=-frac<(log_35-3)log_35><3-log_35>=log_35\ t=5 end Тогда: (x-y=3log_5t=3log_55=3)
Получаем систему линейных уравнений: begin begin x+y=5\ x-y=3 end Rightarrow begin 2x=5+3\ 2y=5-3 end Rightarrow begin x=4\ y=1 end end Требование ОДЗ (x+y=4+1gt 0) выполняется.
Ответ: (4;1)
Решение рациональных, иррациональных, показательных, тригонометрических и логарифмических уравнений и систем
- Опубликовано 16.09.2020Подготовка к ЕГЭ
Решение рациональных, иррациональных, показательных, тригонометрических и логарифмических уравнений и систем
На сегодняшний день ЕГЭ по математике проходит в форме решения заданий, содержащихся в контрольно-измерительных материалах, при этом, ответы на задания выносят на отдельный бланк.
Уравнения могут быть следующих видов:
В данной статье рассмотрена профильная математика, а именно раздел по видам и системам рациональных, иррациональных, показательных, тригонометрических и логарифмических уравнений.
При решении уравнений нужно помнить основные термины:
— Корнем уравнения называют неизвестное число, которое нужно найти;
— Решение уравнения предполагает нахождение его корня;
— Уравнения, у которых совпадают решения называют равносильными;
— ОДЗ – область допустимых значений;
— Если возможно заменить переменные, то нужно это выполнить;
— После решения уравнения необходимо провести проверку на правильность нахождения корня.
Итак, рассмотрим каждый вид уравнений по отдельности, включая примеры решения.
- Рациональные уравнения – уравнения, у которых, как правило, слева расположено рациональное выражение, а справа – ноль.
Рациональным уравнением называют уравнение вида r(х)=0.
Если обе части уравнения являются рациональными выражениями, то рациональные уравнения называют целыми.
Дробно-рациональным называют уравнение, которое содержит дробное выражение.
Порядок действий при решении данного вида уравнения должен быть следующий:
— Все члены должны быть переведены в левую часть уравнения;
— Данную часть уравнения нужно представить в виде дроби p(x)/q(x);
— Для полученного решения нужно провести проверку, то есть.
При решение этого рационального уравнения понадобится формула (а-в)2=а2-2ав+в2.
Рассмотрим ещё один пример решения рационального уравнения:
На основе примеров показано, что рациональные уравнения могут быть с разным количеством переменных.
Иррациональными уравнениями считают уравнения с переменной под корнем. Для того, чтобы определить является ли уравнение иррациональным нужно просто посмотреть на корень переменной. Следует учитывать, что в некоторых учебниках по математике иррациональное уравнение определяют другим способом.
Способы решения таких уравнений:
— Возвести в степень обе части уравнения;
— Ввести новые переменные;
Пример решения уравнения по первому способу:
Пример решения по второму способу:
- Показательные уравнения
Показательные уравнения – уравнение, содержащее неизвестный показатель.
В учебниках по математике разных авторов определение показательного уравнения может отличаться. Обычно такие отличия касаются незначительных деталей.
Как правило, это уравнения вида af(x)=ag(x), где а не равно одному и число а больше нуля. Из этого следует, что f(x)=g(x).
— Уравнение с одним основанием;
— Уравнение с равными основаниями.
Существует следующие способы решения таких уравнений:
— Использовать метод логарифмов;
— Привести уравнение к квадратному виду;
— Вынести за скобку общий множитель;
— Ввести новую переменную.
Итак, как решить показательное уравнение? Любое по сложности уравнение нужно привести в простую форму.
Рассмотрим наиболее простой пример решения показательного уравнения:
Для решения данного уравнения следует 2 возвести во вторую степень.
Решение даже простейших показательных уравнений имеет большую значимость. Поэтому далее вам будет легче решать уравнения более сложного уровня.
Данная тема является одной из самых сложных, поэтому следует внимательно подойти к изучению данной темы. Известны три формулы тригонометрических уравнений, запомнить которые не составляет особой сложности.
Наиболее простое тригонометрическое уравнение имеет вид sin x=a, cos x=a, tg x=а, а – число действительное.
Способы решения таких уравнений:
— Решение с помощью форму и приведение к простейшему;
— Ввод других переменных;
— Разложить уравнение по множителям.
Пример решения тригонометрического уравнения:
Здесь нужно рисовать окружность, далее выделить точки с координатой ½, соответственно, это точки 5п/6 и п/6. Если пройти по окружности, исходя из данных точек, то х=п/6+2пk, x=5п/6+2пn. При этом синус и косинус принадлежат промежутку [-1;1]. Если при решении уравнения в его правой части стоит число не принадлежащее промежутку, считается, что уравнение не имеет решения.
Также рассмотрим пример решения уравнения, разложив его по множителям.
Нужно применить формулу sin2x = 2sinxcosx.
2sinxcosx – sinx = 0.
sinx (2cosx – 1) = 0.
Таким образом, если один из множителей равен нулю, то решение уравнения также равно нулю.
Далее, sinx=0, x=пk.
- Логарифмические уравнения
Особое значение имеет подготовка ЕГЭ по математике логарифмы, это обусловлено тем, что в КИМах чаще всего встречаются именно этого вида уравнения.
Логарифмическое уравнение – это уравнение с неизвестной величиной, находящейся внутри логарифма.
Примерами логарифмических уравнений являются уравнения следующего вида:
Способы решения уравнений данного вида:
— Применять способ уравнивания к единице;
— Применять способ умножать на единицу;
— Применять доступные правила логарифмов;
— Введение другого основания;
— Возвести в степень.
Самым простым логарифмическим уравнением принято считать уравнение вида log a x = b, при этом основание a>0,a≠1.
Пример решения уравнения:
Сначала следует найти значение области, то есть ОДЗ. При этом нужно помнить, что под логарифмом выражение всегда положительное. Воспользуемся логарифмическим определением, представим х степью основания 2 логарифма, степень будет равна 3.
Решение уравнения является ОДЗ, то есть корень уравнения найден.
Таким образом, подобное задание ЕГЭ по математике легко можно решить, зная логарифмы и способы их решения.
Оставить Комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Выбери тему
Самые популярные записи
StudyWay
Помощь
© 2021 StudyWay. Все права защищены.
Ты можешь попробовать 3 наших закрытых занятия из курса «Прорыв».
Записаться можно через Instagram
Для этого напиши в Direct (в личку) кодовое слово «Пробный«
Что за курс и что тебя там будет ждать?
12 мощнейших онлайн занятий по 2 часа в формате вебинаров.
Содержание вебинара: повторение предыдущей темы, теория, перерыв и практика.
Воркбук (рабочая тетрадь)абсолютно к каждому уроку со всей необходимой теорией к этой теме и практикой.
Личный куратор — это твой помощник во всех учебных вопросах.
Они занимаются проверкой твоих домашних заданий, поддерживают и мотивируют двигаться дальше, даже когда хочется сдаться.
На собственной онлайн платформе тебя ждут
Домашние задания, которые необходимо решать после каждого занятия.
Все задания построены на базе создателей ЕГЭ — Котова / Лискова.
К каждому тестовому вопросу будет подробный разбор от главного куратора.
А задания, где необходимо оценить ответ (вторая часть) — будет проверять твой личный куратор и писать подробный комментарий про ошибки
Общий чат единомышленников, поделенный на команды.
Название даете совместно (например «Воробушки»)
Ты будешь двигаться сообща с однокурсниками, поддерживая и мотивируя друг друга.
За лучшую командную успеваемость всей команде будут выделены призы в конце каждого месяца (скидка на обучение, стикерпаки и т.д).
Личный помощник — это твой верный друг и помощник, который поможет тебе со всеми техническими вопросами, ответит на вопросы про поступление, да и просто может обсудить какие-то личные вопросы, поделиться переживаниями.
Доступ к уникальной «Академии косатиков».
Там ты сможешь найти:
Банк теории, банк планов, банк аргументов, курсы по работе со всей второй частью, термины, курсы по саморазвитию, полезные лайфхаки и всю подробную информация о ЕГЭ.
Игровая система на нашей платформе StudyWay👇
За выполнение заданий получаешь баллы (XP).
При достижении нового уровня у тебя открываются новые персонажи из Marvel, DC Comics, Игра престолов и Star Wars, а также на каждом новом уровне тебя ждут призы от нашей школы.

Основная ценность курса
1. Изучение теории и практики с учетом изменений в ЕГЭ 2022
2. Заложение фундамента и основы предмета
3. Прохождение всей теории для первой части
4. Нарешивание всех возможных типов заданий
5. Повышение результата с 0 до 60 баллов
Отличия тарифа «Стандарт от «Профи».
Дополнительные домашние задания
необходимо выполнять. Это значительно повысит твою успеваемость и улучшит показатели.
Дополнительное объяснение
твой личный куратор объяснит тебе тему повторно, если останется что-то не понятным
Групповые зачеты
у тебя будут зачеты с твоим личным куратором в мини группах по 5 человек. Там спрашиваются пройденные темы, термины и так далее.
Карта памяти
будешь восполнять все пройденные в удобной интеллект карте и в конце учебы у тебя выйдет файл с полноценной теорией по всем темам и разделам.
Персональный звонок куратору
1 раз в месяц ты можешь позвонить своему куратору и обсудить все волнующие тебя вопросы в течении 20 минут.
Секретный квест
1 раз в месяц ты будешь созваниваться с другим учеником курса и проводить совместные зачеты, тем самым познакомишься с новыми ребятами из других городов, уберешь страхи знакомства, повторишь и закрепишь пройденные темы.
источники:
http://reshator.com/sprav/algebra/10-11-klass/logarifmicheskie-uravneniya-i-sistemy/
http://thestudyway.com/education_ege/logarifmicheskie_trigonometricheskie_sistemy/

























































