Главная / Учебники / Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы / Глава 4 / Задание 401
| Глава: | Глава 4 |
|---|---|
| Параграф: | Глава 4 - Итоговые упражнения |
| Учебник: | Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы - |
| Автор: | Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна |
| Год: | 2025 |
| Издание: |
1. Область допустимых значений (ОДЗ).
Для \( x^{\lg 9} \) и \( 9^{\lg x} \) необходимо, чтобы \( x \) был положительным (так как в показателе логарифм): \( x > 0 \).
2. Применение ключевого свойства.
Используем свойство показательно-логарифмических выражений: \( a^{\log_c b} = b^{\log_c a} \).
В нашем случае, используем основание 10 для логарифма: \( \lg 9 = \log_{10} 9 \) и \( \lg x = \log_{10} x \).
Тогда \( x^{\lg 9} = x^{\log_{10} 9} \) и \( 9^{\lg x} = 9^{\log_{10} x} \).
По свойству: \( x^{\log_{10} 9} = 9^{\log_{10} x} \).
3. Упрощение уравнения.
Обозначим \( y = x^{\lg 9} \). Тогда уравнение принимает вид:
\( y + y = 6 \)
\( 2y = 6 \)
\( y = 3 \).
4. Обратная замена и решение.
Возвращаемся к \( x \):
\( x^{\lg 9} = 3 \).
Прологарифмируем обе части по основанию 10:
\( \lg (x^{\lg 9}) = \lg 3 \)
\( (\lg 9) \cdot (\lg x) = \lg 3 \).
Заменим \( \lg 9 = \lg 3^2 = 2 \lg 3 \):
\( (2 \lg 3) \cdot (\lg x) = \lg 3 \).
Поскольку \( 3 \ne 1 \), то \( \lg 3 \ne 0 \). Разделим обе части на \( \lg 3 \):
\( 2 \lg x = 1 \)
\( \lg x = \frac{1}{2} \).
Находим \( x \):
\( x = 10^{\frac{1}{2}} = \sqrt{10} \).
5. Проверка ОДЗ.
Корень \( x = \sqrt{10} \) удовлетворяет ОДЗ \( x > 0 \).
Ответ: \( x = \sqrt{10} \).
1. Область допустимых значений (ОДЗ).
Необходимо \( x > 0 \).
2. Логарифмирование обеих частей.
Прологарифмируем обе части по основанию 10 (\( \lg \)):
\( \lg \left( x^{\lg^3 x - \frac{2}{3} \lg x} \right) = \lg \left( 100 \sqrt[3]{10} \right) \).
Применим свойство логарифма степени к левой части:
\( \left( \lg^3 x - \frac{2}{3} \lg x \right) \cdot \lg x = \lg \left( 100 \sqrt[3]{10} \right) \).
Упростим правую часть:
\( \lg \left( 10^2 \cdot 10^{\frac{1}{3}} \right) = \lg (10^{2 + \frac{1}{3}}) = \lg (10^{\frac{7}{3}}) = \frac{7}{3} \lg 10 = \frac{7}{3} \).
Уравнение принимает вид:
\( \lg^4 x - \frac{2}{3} \lg^2 x = \frac{7}{3} \).
3. Замена переменной.
Пусть \( y = \lg x \). Уравнение:
\( y^4 - \frac{2}{3} y^2 = \frac{7}{3} \).
Умножим на 3:
\( 3y^4 - 2y^2 - 7 = 0 \).
Это биквадратное уравнение относительно \( y^2 \). Пусть \( z = y^2 \), где \( z \ge 0 \).
\( 3z^2 - 2z - 7 = 0 \).
4. Решение квадратного уравнения для \( z \).
Дискриминант: \( D = (-2)^2 - 4(3)(-7) = 4 + 84 = 88 \).
Корни: \( z_{1, 2} = \frac{2 \pm \sqrt{88}}{6} = \frac{2 \pm 2\sqrt{22}}{6} = \frac{1 \pm \sqrt{22}}{3} \).
Поскольку \( \sqrt{22} \approx 4.69 \), то \( z_1 = \frac{1 + \sqrt{22}}{3} > 0 \), а \( z_2 = \frac{1 - \sqrt{22}}{3} < 0 \).
Подходит только \( z = z_1 = \frac{1 + \sqrt{22}}{3} \).
5. Обратная замена и нахождение \( x \).
\( y^2 = \frac{1 + \sqrt{22}}{3} \)
\( y = \lg x = \pm \sqrt{\frac{1 + \sqrt{22}}{3}} \).
Случай 1: \( \lg x = \sqrt{\frac{1 + \sqrt{22}}{3}} \) \( \implies x_1 = 10^{\sqrt{\frac{1 + \sqrt{22}}{3}}} \).
Случай 2: \( \lg x = -\sqrt{\frac{1 + \sqrt{22}}{3}} \) \( \implies x_2 = 10^{-\sqrt{\frac{1 + \sqrt{22}}{3}}} \).
Оба корня положительны и удовлетворяют ОДЗ.
Ответ: \( x = 10^{\pm \sqrt{\frac{1 + \sqrt{22}}{3}}} \).
Задали создать проект?
Создай с помощью ИИ за 5 минут
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.