Логаритамске једначине 1

Логаритми. Логаритамске једначине. Једноставни примери.

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији.

Решити логаритамску једначину.

пр.1)   log⁡13(x−1)=2{\log _{\frac{1}{3}}}\left( {x - 1} \right) = 2

пр.2)   log⁡x−13=2{\log _{x - 1}}3 = 2

пр.3)   log⁡2log⁡4log⁡3x=−1{\log _2}{\log _4}{\log _3}x = - 1


Пр.1

log⁡13(x−1)=2log⁡ab=x,a>0,a≠1,b>0⇔ax=blog⁡13(x−1)=2,x−1>0⇒x>1(13)2=x−119=x−1x=19+1x=109\begin{aligned}&{\log _{\frac{1}{3}}}\left( {x - 1} \right) = 2 \\ &\boxed{{{\log }_a}b = x,a > 0,a \ne 1,b > 0 \Leftrightarrow {a^x} = b} \\ &{\log _{\frac{1}{3}}}\left( {x - 1} \right) = 2,x - 1 > 0 \Rightarrow x > 1 \\ &{\left( {\frac{1}{3}} \right)^2} = x - 1 \\ &\frac{1}{9} = x - 1 \\ &x = \frac{1}{9} + 1 \\ &x = \frac{{10}}{9}\end{aligned}

Пр.2

log⁡x−13=2x−1>0,x−1≠1x>1,x≠2(x−1)2=3x2−2x+1−3=0x2−2x−2=0x1,2=2±4+82x1,2=2±232x1=1−3,x2=1+3\begin{aligned}&{\log _{x - 1}}3 = 2 \\ &x - 1 > 0,x - 1 \ne 1 \\ &x > 1,x \ne 2 \\ &{\left( {x - 1} \right)^2} = 3 \\ &{x^2} - 2x + 1 - 3 = 0 \\ &{x^2} - 2x - 2 = 0 \\ &{x_{1,2}} = \frac{{2 \pm \sqrt {4 + 8} }}{2} \\ &{x_{1,2}} = \frac{{2 \pm 2\sqrt 3 }}{2} \\ &{x_1} = 1 - \sqrt 3 ,{x_2} = 1 + \sqrt 3\end{aligned}

Знамо да je x>1x > 1 и x≠2.x \ne 2. Онда је решење jдначине  x2=1+3{x_2} = 1 + \sqrt 3

Пр.3

log⁡2log⁡4log⁡3x=−1log⁡ab=x,a>0,a≠1,b>0⇔ax=bx>0,log⁡3x>0,log⁡4log⁡3x>02−1=log⁡4log⁡3xlog⁡4log⁡3x=12412=log⁡3xlog⁡3x=232=xx=9\begin{aligned}&{\log _2}{\log _4}{\log _3}x = - 1 \\ &\boxed{{{\log }_a}b = x,a > 0,a \ne 1,b > 0 \Leftrightarrow {a^x} = b} \\ &x > 0,{\log _3}x > 0,{\log _4}{\log _3}x > 0 \\ & \\ &{2^{ - 1}} = {\log _4}{\log _3}x \\ &{\log _4}{\log _3}x = \frac{1}{2} \\ &{4^{\frac{1}{2}}} = {\log _3}x \\ &{\log _3}x = 2 \\ &{3^2} = x \\ &x = 9\end{aligned}

Најједноставније логаритамске једначине решавате по дефиницији: log⁡af(x)=b⇔f(x)=ab\log_a f(x) = b \Leftrightarrow f(x) = a^b. Пре тога запишите услове: аргумент мора бити позитиван, f(x)>0f(x) > 0, а ако је непозната у основи, основа мора бити позитивна и различита од 1. На крају свако решење упоредите са условима.

Тако из log⁡x−13=2\log_{x-1} 3 = 2 следи (x−1)2=3(x - 1)^2 = 3, па x=1±3x = 1 \pm \sqrt{3}, али само x=1+3x = 1 + \sqrt{3} испуњава услов x−1>0x - 1 > 0. Код угнежђених логаритама, као log⁡2log⁡4log⁡3x=−1\log_2 \log_4 \log_3 x = -1, дефиницију примењујете споља ка унутра, корак по корак: log⁡4log⁡3x=12\log_4 \log_3 x = \frac{1}{2}, log⁡3x=2\log_3 x = 2, x=9x = 9. Честа грешка је да се услови прескоче, па остане лажно решење. Решење проверите и уврштавањем у полазну једначину.

−113579−2−11230xyy = 2y = logₐ xx = 4
2
2
Решење x = aᵇ
4
Провера: logₐ x
2
Права y=by = b сече график y=log⁡axy = \log_a x у тачки чија је апсциса x=abx = a^b: то је решење једначине log⁡ax=b\log_a x = b. Решење је увек позитивно, ма колико bb било негативно.

Фотографи осветљеност сцене изражавају вредношћу експозиције EV=log⁡2N2tEV = \log_2 \frac{N^2}{t}, где је NN бленда, а tt време експозиције у секундама, па потребно време налазе решавањем логаритамске једначине.

Време експозиције

Фотограф снима Калемегдан по облачном дану. Мерач светла показује да сцени одговара вредност експозиције 12, где је EV=log⁡2N2tEV = \log_2 \frac{N^2}{t}. На апарату је подешена бленда N=8N = 8. Које време експозиције tt (у секундама) треба да подеси?

Решење

  1. Услов: време експозиције је позитивно, t>0t > 0.
  2. Уврстимо N=8N = 8 и EV=12EV = 12: log⁡264t=12\log_2 \frac{64}{t} = 12.
  3. По дефиницији логаритма: 64t=212=4096\frac{64}{t} = 2^{12} = 4096.
  4. Одатле је t=644096=164t = \frac{64}{4096} = \frac{1}{64} s, што испуњава услов t>0t > 0.

Одговор: Потребно је време експозиције од 164\frac{1}{64} s; на апарату се бира најближа понуђена вредност, 160\frac{1}{60} s.

Задатак за вежбу

Решите једначину log⁡x(x+6)=2\log_x (x + 6) = 2.

Прикажи решење

Услови: x>0x > 0, x≠1x \ne 1 и x+6>0x + 6 > 0. По дефиницији x2=x+6x^2 = x + 6, тј. x2−x−6=0x^2 - x - 6 = 0, па је x=3x = 3 или x=−2x = -2. Услове испуњава само x=3x = 3.