- Алгебра и начала анализа (10 класс)
- Уравнение с одним неизвестным
- Решение уравнений с одним неизвестным
- Простейшие показательные уравнения
- Какие показательные уравнения называют простейшими
- Как решать простейшие показательные уравнения? Алгоритм
- Теоретическое обоснование
- Решение общими методами
- Примеры решений
- 📸 Видео
Видео:Логарифмические уравнения. 11 класс.Скачать
Алгебра и начала анализа (10 класс)
- Страница:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
Левая часть | Правая часть | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |||
---|---|---|---|---|
Левая часть | Правая часть | |
---|---|---|
Левая часть | Правая часть |
---|
5(11 — 2) = 45; 5 · 9 = 45; 45 = 45. |
Обычно все рассуждения при решении уравнения производят устно, а само решение записывается так:
Видео:Алгебра 10 класс (Урок№27 - Логарифмические уравнения.)Скачать
Простейшие показательные уравнения
После того, как мы разобрались с вопросом, что такое показательные уравнения, следует остановиться на так называемых простейших показательных уравнениях. Тому есть две причины. Первая – изучение чего-то нового всегда логично начинать с самого простого. Вторая – к простейшим показательным уравнениям часто сводятся решения более сложных показательных уравнений. Так давайте выясним, какие показательные уравнения называют простейшими, и научимся решать простейшие показательные уравнения.
Видео:Логарифмы-1. Уравнения: от базы до олимпиадСкачать
Какие показательные уравнения называют простейшими
простейшими показательными уравнениями называют уравнения a x =b , где a и b – числа, причем a>0 и a≠1 .
В точности так про простейшие показательные уравнения сказано в учебнике Колмогорова [1, с. 229].
Прежде чем привести примеры простейших показательных уравнений, отвечающих этому определению, считаем нужным сказать пару слов об условиях a>0 и a≠1 .
Первое из них объясняется определением степени, ведь степень с действительным показателем мы определили лишь для положительных оснований. Это не означает, что не нужно изучать уравнения a x =b при a и a=0 , ведь они не лишены смысла. Уравнения a x =b при a имеют смысл на множестве целых чисел, а уравнения a x =b при a=0 , то есть, уравнения 0 x =b , имеют смысл на множестве положительных действительных чисел. Решение уравнений a x =b при a имеет свою специфику, с которой лучше разбираться отдельно. Уравнения a x =b при a=0 есть частный случай уравнений, сводящихся к числовым равенствам.
А зачем в определении простейших показательных уравнений второе условие a≠1 ? Это условие исключает из рассмотрения уравнения 1 x =b . Это тоже уравнения, сводящиеся к числовым равенствам.
Итак, дальше в этой статье мы считаем, что a>0 , a≠1 .
Теперь обещанные примеры. Начнем с уравнения 2 x =8 . Это есть уравнение a x =b при a=2 , b=8 , значит, это простейшее показательное уравнение. Аналогично, 3 x =7 , , 2 x =0 , 5 x =−25 – простейшие показательные уравнения.
Еще вспомним, что числа могут быть записаны не только в виде отдельных чисел, но и в виде числовых выражений. Этот факт и данное выше определение позволяют нам утверждать, что уравнения A x =B , где A и В – числовые выражения, причем A>0 , A≠1 , это тоже простейшие показательные уравнения. Так 5 x =5 3 , ,
– это простейшие показательные уравнения.
Встречаются и немного отличающиеся взгляды на простейшие показательные уравнения. Вот тому пример
Простейшим показательным уравнением является уравнение a x =b , где a и b – данные положительные числа ( a≠1 ), а x – неизвестная величина [2, с. 111].
От первого определения оно отличается тем, что дано ограничение на число b – оно подразумевается положительным. В первом определении про число b ничего не сказано, поэтому, оно подразумевается любым (отрицательным, нулем, положительным). Если придерживаться второго определения, то два из приведенных выше уравнений, а именно, 2 x =0 и 5 x =−25 , не будут простейшими.
Считать или не считать простейшими уравнения a x =b при b=0 и b – судить не нам. Главное – уметь их решать. Давайте научимся это делать.
Видео:Проще простого! Как решить Логарифмическое Уравнение?Скачать
Как решать простейшие показательные уравнения? Алгоритм
Судя по названию, простейшие показательные уравнения a x =b , где a и b – числа, причем a>0 , a≠1 , должны решаться легко. Так оно и есть:
- Если b или b=0 , то уравнение a x =b не имеет решений.
- Если b>0 , то исходное уравнение a x =b нужно преобразовать к виду a x =a c (кроме случаев, когда оно сразу имеет такой вид), откуда очевиден единственный корень x=c .
Например, простейшие показательные уравнения 3 x =−5 и (0,3) x =0 не имеют решений, так как в правой части первого из них находится отрицательное число, а в правой части второго – нуль. А чтобы решить простейшее показательное уравнение 2 x =8 , его нужно преобразовать к виду 2 x =2 3 , что позволяет увидеть его единственное решение x=3 .
После знакомства с логарифмом появляется возможность обходиться без преобразования исходного простейшего показательного уравнения a x =b при b>0 к виду a x =a c , а сразу записывать решение через логарифм как x=logab .
Почему решать простейшие показательные уравнения нужно именно так, обоснуем в следующем пункте. А сейчас запишем алгоритм решения простейших показательных уравнений:
Чтобы решить простейшее показательное уравнение a x =b , где a и b – числа, причем a>0 , a≠1 , надо
- Убедиться, что перед нами именно простейшее показательное уравнение. Для этого нужно проверить, что уравнение имеет вид a x =b , и убедиться, что a>0 и a≠1 .
- Посмотреть, каким числом является b : отрицательным, нулем, или положительным.
- Если b или b=0 , то сделать вывод об отсутствии решений.
- Если b>0 , то перейти к следующему шагу.
- Если b представляет собой степень a c , то перейти к следующему шагу. В противном случае представить число b в виде степени a c , то есть, перейти от исходного уравнения a x =b к уравнению a x =a c .
- От равенства степеней a x =a c перейти к равенству их показателей, то есть, к равенству x=c . Это даст единственный корень исходного уравнения.
Видео:§19 Логарифмические уравненияСкачать
Теоретическое обоснование
Решение показательных уравнений a x =b , где a>0 , a≠1 , b – некоторое число, базируется на следующих двух утверждениях:
- Если b=0 или b , то уравнение a x =b не имеет решений.
- Если b>0 , то уравнение a x =b имеет единственное решение x=logab , где logab – логарифм числа b по основанию a . В частности, если число b представляет собой некоторую степень числа a , то есть, b=a c , то единственное решение уравнения есть x=c .
Сразу заметим, что сейчас в школе показательные уравнения обычно изучают до знакомства с логарифмом. По этой причине сначала обходят обращение к логарифму. И делают это так: рассматривают только такие простейшие показательные уравнения, в которых число b представляет собой некоторую степень числа a . То есть, сначала рассматривают уравнения a x =a c , где c – некоторое число. Единственным решением уравнения a x =a c является x=c . А уже после знакомства с логарифмом возвращаются к показательным уравнениям, и уже тогда говорят про единственное решение простейшего показательного уравнения a x =b в виде x=logab .
Сейчас мы приведем доказательство этих утверждений, чтобы стало понятно, откуда они произрастают. После этого рассмотрим решения нескольких простейших показательных уравнений, которые покрывают все случаи: и когда b , и когда b=0 , и когда b можно представить в виде степени числа a без использования логарифма, и когда без логарифма не обойтись.
Если b=0 или b , то уравнение a x =b , где a>0 , a≠1 не имеет решений.
Из определения степени вытекает, что если a>0 , то a x >0 при любом значении переменной x . Из этого следует, что ни при каком значении переменной x равенство a x =b не может быть достигнуто, если b=0 или b . Значит, если b=0 или b , то уравнение a x =b не имеет решений, что и требовалось доказать.
Если b>0 , то уравнение a x =b имеет единственное решение x=logab , где logab – логарифм числа b по основанию a . В частности, если число b представляет собой некоторую степень числа a , то есть, b=a c , то единственное решение уравнения есть x=c .
Доказательство позволяют провести известные свойства показательной функции y=a x , а именно, область значений показательной функции и свойство монотонности.
Для доказательства существования корня у простейшего показательного уравнения a x =b при b>0 нам потребуется известная область значений показательной функции y=a x . Ею является множество всех положительных чисел. Так как у нас по условию b>0 , то b принадлежит области значений показательной функции y=a x . То есть, функция y=a x обязательно принимает значение b . Из этого следует, что уравнение a x =b имеет решение.
Мы доказали, что если b>0 , то простейшее показательное уравнение a x =b обязательно имеет решение. Докажем, что это решение единственное. Для этого обопремся на монотонность показательной функции и воспользуемся методом от противного. Предположим, что кроме корня x1 уравнение a x =b имеет еще один корень x2 , отличный от x1 , то есть, x1≠x2 . Так как и x1 и x2 – корни уравнения a x =b , то a x1 =b и a x2 =b – верные числовые равенства. Свойства числовых равенств позволяют нам проводить почленное вычитание верных числовых равенств. Вычтем из равенства a x1 =b равенство a x2 =b , это дает a x1 −a x2 =b−b и дальше a x1 −a x2 =0 , что то же самое a x1 =a x2 . Но из монотонности функции y=a x и из неравенства x1≠x2 следует, что либо a x1 >a x2 , либо a x1 x2 . А это противоречит результату a x1 =a x2 . Так доказано, что простейшее показательное уравнение a x =b при b>0 имеет единственный корень.
Итак, мы доказали что уравнение a x =b при b>0 имеет корень, причем единственный. Докажем, что этим корнем является логарифм числа b по основанию a , то есть, x=logab . Это напрямую следует из определения логарифма.
Остается показать, что если b=a c , то корнем уравнения a x =b является x=c . Это очевидно. Уравнение a x =b при b=a c имеет вид a x =a c , корень этого уравнения очевиден x=c . Здесь к месту напомнить, что две степени с одинаковыми положительными и не равными единице основаниями равны тогда и только тогда, когда их показатели равны (это известное свойство степеней). К этому же результату мы придем, если будем действовать через логарифмы: x=logab – корень уравнения a x =b , при b=a c имеем x=logab=logaa c =с .
Утверждение полностью доказано.
Видео:10 класс. Алгебра. Логарифмические уравнения.Скачать
Решение общими методами
Алгоритм с его теоретическим обоснованием представляет собой полноценный метод решения простейших показательных уравнений. Однако стоит иметь в виду, что простейшие показательные уравнения можно решать при помощи хорошо известных методов решения уравнений. А именно:
- Вывод о том, что простейшее показательное уравнение a x =b при b или b=0 не имеет решений, можно сделать на основании метода оценки.
- Преобразование простейшего показательного уравнения a x =b при b>0 к виду a x =a c проводится в соответствии методом решения уравнений через преобразования, а следующий переход к равенству x=c делается в согласии с методом уравнивания показателей, который по сути является методом освобождения от внешней функции.
- Простейшее показательное уравнение a x =b при b>0 можно решать и методом логарифмирования, подразумевающим переход от a x =b к logaa x =logab . А следующий переход от уравнения logaa x =logab к x=logab , дающий нам конечный результат, проводится в согласии с методом решения уравнений через преобразования.
Видео:Математика. Методы решения логарифмических уравнений (1-2)Скачать
Примеры решений
В предыдущих пунктах мы разобрали теорию решения простейших показательных уравнений и записали алгоритм. Давайте перейдем к практике, и разберем решения нескольких характерных примеров.
Сначала покажем решения уравнений a x =b , где a>0 , a≠1 , а число b в правой части — отрицательное. Выше мы показали, что такие уравнения не имеют решений.
б)
в)
Теперь покажем решения простейших показательных уравнения с нулями в правых частях. Такие уравнения тоже не имеют решений.
б)
Теперь давайте рассмотрим примеры решения простейших показательных уравнений, отвечающих виду a x =a c . Их единственное решение очевидно: x=c .
Решите показательные уравнения:
а)
б)
в)
г)
В предыдущем примере мы имели дело с очень удобными для решения простейшими показательными уравнениями, имеющими вид a x =a c . Давайте рассмотрим решения чуть более сложных уравнений, которые изначально имеют вид, отличный от a x =a c , но могут быть приведены к нему посредством преобразования числовых выражений, находящихся в правых частях.
б)
в)
г)
Но иногда число или числовое выражение в правой части уравнения невозможно представить в виде степени с нужным основанием без использования логарифма. Так что стоит остановиться на случаях, когда без логарифмов не обойтись.
б)
На простейшие показательные уравнения внешне похожи уравнения a f(x) =b , где f(x) – некоторое выражение с переменной x . Например, 2 x−1 =2 2 , . Про их решение мы поговорим чуть позже. До этого нужно разобрать алгоритм решения показательных уравнений.
📸 Видео
Интересная задача на логарифмы в ЕГЭСкачать
ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯСкачать
решение логарифмических уравненийСкачать
Логарифмические уравнения. Видеоурок 18. Алгебра 10 классСкачать
Логарифмические уравнения 1Скачать
Логаримы для чайников с нуля — Как решать Логарифмы?Скачать
М11 (17.1-17.43) Логарифмические уравнения.Скачать
5.1. Логарифмические уравнения.Скачать
Решение логарифмических уравнений #shortsСкачать
Логарифмические уравнения | Алгебра 11 класс #13 | ИнфоурокСкачать
Решение логарифмических уравнений. Вебинар | МатематикаСкачать