Нейросеть

ГДЗ: Упражнение 223 - § 12 (Показательные уравнения) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Страницы: 77, 79, 80, 81
Глава: Глава 3
Параграф: § 12 - Показательные уравнения
Учебник: Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы -
Автор: Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна
Год: 2025
Издание:

223 упражнение:

Решить уравнение:

1) \( 8 \cdot 4^x - 6 \cdot 2^x + 1 = 0 \)

Шаг 1: Приведем все к основанию 2, заметив, что \( 4^x = (2^x)^2 \):

  • \( 8 \cdot (2^x)^2 - 6 \cdot 2^x + 1 = 0 \)

Шаг 2: Введем замену: \( y = 2^x \), где \( y > 0 \).

  • \( 8 y^2 - 6y + 1 = 0 \)

Шаг 3: Решаем квадратное уравнение:

  • Дискриминант: \( D = (-6)^2 - 4(8)(1) = 36 - 32 = 4 \)
  • Корни: \( y = \frac{6 \pm \sqrt{4}}{16} = \frac{6 \pm 2}{16} \)
  • \( y_1 = \frac{8}{16} = \frac{1}{2} \); \( y_2 = \frac{4}{16} = \frac{1}{4} \). Оба корня положительны.

Шаг 4: Выполняем обратную замену:

  • Случай 1: \( 2^x = \frac{1}{2} \implies 2^x = 2^{-1} \implies x_1 = -1 \)
  • Случай 2: \( 2^x = \frac{1}{4} \implies 2^x = 2^{-2} \implies x_2 = -2 \)

Ответ: \( x_1 = -1 \); \( x_2 = -2 \)

2) \( \left(\frac{1}{2}\right)^x + \left(\frac{1}{4}\right)^x - 6 = 0 \)

Шаг 1: Приведем все к основанию \( \frac{1}{2} \), заметив, что \( \left(\frac{1}{4}\right)^x = \left(\left(\frac{1}{2}\right)^x\right)^2 \):

  • \( \left(\frac{1}{2}\right)^x + \left(\left(\frac{1}{2}\right)^x\right)^2 - 6 = 0 \)

Шаг 2: Введем замену: \( y = \left(\frac{1}{2}\right)^x \), где \( y > 0 \).

  • \( y + y^2 - 6 = 0 \)
  • \( y^2 + y - 6 = 0 \)

Шаг 3: Решаем квадратное уравнение:

  • По теореме Виета: \( y_1 + y_2 = -1 \), \( y_1 y_2 = -6 \)
  • Корни: \( y_1 = 2 \), \( y_2 = -3 \). Отрицательный корень \( y_2 = -3 \) отбрасываем.

Шаг 4: Выполняем обратную замену:

  • Случай 1: \( \left(\frac{1}{2}\right)^x = 2 \implies 2^{-x} = 2^1 \implies -x = 1 \implies x = -1 \)

Ответ: \( x = -1 \)

3) \( 13^{2x} - 13^x - 12 = 0 \)

Шаг 1: Введем замену: \( y = 13^x \), где \( y > 0 \). Заметим, что \( 13^{2x} = (13^x)^2 \).

  • \( y^2 - y - 12 = 0 \)

Шаг 2: Решаем квадратное уравнение:

  • По теореме Виета: \( y_1 + y_2 = 1 \), \( y_1 y_2 = -12 \)
  • Корни: \( y_1 = 4 \), \( y_2 = -3 \). Отрицательный корень \( y_2 = -3 \) отбрасываем.

Шаг 4: Выполняем обратную замену:

  • Случай 1: \( 13^x = 4 \implies x = \log_{13} 4 \)

Ответ: \( x = \log_{13} 4 \)

4) \( 3^{2x} + 10 \cdot 3^x + 3 = 0 \)

Шаг 1: Введем замену: \( y = 3^x \), где \( y > 0 \).

  • \( y^2 + 10y + 3 = 0 \)

Шаг 2: Решаем квадратное уравнение:

  • Дискриминант: \( D = 10^2 - 4(1)(3) = 100 - 12 = 88 \)
  • Корни: \( y = \frac{-10 \pm \sqrt{88}}{2} = \frac{-10 \pm 2\sqrt{22}}{2} = -5 \pm \sqrt{22} \)

Шаг 3: Проверяем положительность корней: \( \sqrt{22} \approx 4,69 \).

  • \( y_1 = -5 + \sqrt{22} \approx -0,31 \). \( y_1 < 0 \). Отбрасываем.
  • \( y_2 = -5 - \sqrt{22} \). \( y_2 < 0 \). Отбрасываем.

Так как оба корня отрицательны, обратная замена невозможна, поскольку \( y = 3^x \) должно быть положительным.

Ответ: Корней нет

5) \( 2^{3x} + 8 \cdot 2^x - 6 \cdot 2^{2x} = 0 \)

Шаг 1: Приведем в порядок и представим степени в виде степеней \( 2^x \):

  • \( (2^x)^3 - 6 \cdot (2^x)^2 + 8 \cdot 2^x = 0 \)

Шаг 2: Введем замену: \( y = 2^x \), где \( y > 0 \). Вынесем общий множитель \( y \):

  • \( y^3 - 6y^2 + 8y = 0 \)
  • \( y (y^2 - 6y + 8) = 0 \)

Шаг 3: Находим корни:

  • Корень 1: \( y_1 = 0 \). Отбрасываем, так как \( y > 0 \).
  • Решаем квадратное уравнение \( y^2 - 6y + 8 = 0 \).
    По теореме Виета: \( y_2 + y_3 = 6 \), \( y_2 y_3 = 8 \).
    Корни: \( y_2 = 4 \), \( y_3 = 2 \). Оба корня положительны.

Шаг 4: Выполняем обратную замену:

  • Случай 1: \( 2^x = 4 \implies 2^x = 2^2 \implies x_1 = 2 \)
  • Случай 2: \( 2^x = 2 \implies 2^x = 2^1 \implies x_2 = 1 \)

Ответ: \( x_1 = 2 \); \( x_2 = 1 \)

6) \( 5^{3x} + 34 \cdot 5^x - 7 \cdot 5^{2x} = 0 \)

Шаг 1: Приведем в порядок и представим степени в виде степеней \( 5^x \):

  • \( (5^x)^3 - 7 \cdot (5^x)^2 + 34 \cdot 5^x = 0 \)

Шаг 2: Введем замену: \( y = 5^x \), где \( y > 0 \). Вынесем общий множитель \( y \):

  • \( y^3 - 7y^2 + 34y = 0 \)
  • \( y (y^2 - 7y + 34) = 0 \)

Шаг 3: Находим корни:

  • Корень 1: \( y_1 = 0 \). Отбрасываем.
  • Решаем квадратное уравнение \( y^2 - 7y + 34 = 0 \).
    Дискриминант: \( D = (-7)^2 - 4(1)(34) = 49 - 136 = -87 \).

Так как \( D < 0 \), квадратное уравнение не имеет действительных корней. Следовательно, других положительных корней, кроме отброшенного \( y_1 = 0 \), нет.

Ответ: Корней нет

Что применять при решении

Основное свойство показательных уравнений
Показательное уравнение \( a^x = a^b \), где \( a > 0 \) и \( a \ne 1 \), равносильно алгебраическому уравнению \( x = b \). Это основано на том, что степени с одинаковым основанием равны тогда и только тогда, когда равны их показатели.
Метод замены переменной (сведение к квадратному)
Уравнения вида \( A \cdot (a^x)^2 + B \cdot a^x + C = 0 \) решаются путем замены \( y = a^x \). При этом \( y \) всегда должно быть положительным, так как \( a^x > 0 \) для любого \( x \). Уравнение сводится к квадратному \( A y^2 + B y + C = 0 \).
Уравнения, решаемые логарифмированием / делением
Уравнения вида \( a^x = b^x \) (где \( a, b > 0 \)) решаются делением обеих частей на \( b^x \), что приводит к \( (\frac{a}{b})^x = 1 \). Поскольку \( (\frac{a}{b})^0 = 1 \), то решение, если \( a \ne b \), всегда \( x = 0 \). Если же уравнение имеет вид \( a^x = b \) и \( a \ne b \), то решение находится через логарифм: \( x = \log_a b \).

Задали создать проект?

Создай с помощью ИИ за 5 минут

До 90% уникальность
Готовый файл Word
15-30 страниц
Список источников по ГОСТ
Оформление по ГОСТ
Таблицы и схемы

Другие упражнения из параграфа § 12

208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 225 226 227
Уведомление об авторском праве и цитировании

ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме, оправданном поставленной целью.

Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве (в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).

В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования указаны для каждого используемого фрагмента.