49. Показательные уравнения, показательно-степенные уравнения
Показательным уравнением называется уравнение, которое содержит неизвестную величину в показателе степени при постоянном основании A (A > 0).
Типы показательных уравнений и способы их решения
Всюду далее F(X), G(X) – некоторые выражения с неизвестной величиной X.
I тип: уравнение вида
где (6.2)
Имеет решение, если B > 0. Его решают логарифмированием по основанию A:
(6.3)
Решение уравнения (6.3) производят соответственно типу этого уравнения.
II тип: Уравнение вида
где (6.4)
По свойству равенства степеней равносильно уравнению
Последнее уравнение решают в зависимости от его типа.
III тип: уравнение вида
(6.5)
Где F – некоторое выражение относительно
Производят замену переменной и решают уравнение F(Y) = 0.
Если – корни уравнения, то после возвращения к старой переменной решение уравнения (6.5) сводится к решению равносильной ему совокупности уравнений
IV тип: уравнения, решаемые графическим методом.
Для таких уравнений строят соответствующие графики для левой и правой частей уравнения. Определяют, для каких значений X графики имеют общую ординату. Используют также иные функциональные свойства, в частности, монотонность функции (возрастание, убывание).
Показательно-степенным уравнением называется уравнение, в котором неизвестная величина содержится и в основании степени, и в показателе. Такие уравнения принято решать при условии, что основания степени положительны (ОДЗ уравнения).
Типы показательно-степенных уравнений
I тип: уравнение вида
(6.6)
Решение уравнения (6.6) на ОДЗ сводится к решению совокупности
II тип: уравнение вида
(6.7)
Решение уравнения (6.7) на ОДЗ сводится к решению совокупности
Пример 1. Решить уравнение
Решение. 1-й способ. Имеем уравнение I типа (формула (6.2)). Решаем логарифмированием по основанию 3. Получаем:
т. е.
Приходим к линейному уравнению
Откуда
2-й способ. Преобразуем правую часть при помощи основного логарифмического тождества:
Получили уравнение II типа (формула (6.4)), которое решаем по свойству равенства степеней:
Пришли к ответу:
Пример 2. Решить уравнение
Решение. Выполним необходимые преобразования, сведем показательные выражения к одному и тому же основанию 3:
По свойству степеней:
Получаем ответ: Х = 0.
Пример 3. Решить уравнение
Решение. Преобразуем уравнение
Имеем квадратное уравнение относительно 2Х. Решаем при помощи замены Получаем:
Корнями последнего уравнения являются значения
Возвращаясь к неизвестной X, имеем совокупность:
Первое уравнение совокупности решений не имеет. Решаем второе уравнение:
т. е.
Получили ответ: Х = 3.
Пример 4. Решить уравнение
Решение. Выполним необходимые преобразования:
Имеем однородное уравнение. Разделим обе части уравнения на 92Х (92Х ¹ 0). Получим:
Т. е. получили квадратное уравнение относительно Вводим замену Тогда
Откуда
Возвращаемся к старой переменной:
Получили ответ:
Пример 5. Решить уравнение
Решение. 1-й способ. Подбором убеждаемся, что Х = 2– корень уравнения. Функции (т. е. ) и монотонно возрастают (рис. 6.12). Они имеют единственную общую точку.
2-й способ. Разделим обе части уравнения на 2Х. Получим:
или
Заменим Получим
При Х = 2 получим основное тригонометрическое тождество, т. е. Х = 2 является корнем исходного уравнения.
Получили ответ: Х = 2.
Пример 6. Решить уравнение
Перепишем уравнение в виде
Разделим обе части уравнения на (так как ). Получим:
Вводим замену
Получаем квадратное уравнение откуда
Возвращаемся к старой переменной:
Но ни один из корней не подходит по ОДЗ. Следовательно, уравнение корней не имеет.
Пример 7. Решить уравнение
Решением является совокупность
Корень X = 2 не подходит по ОДЗ.
Получили ответ: X = 1, X = 3.
Показательные уравнения
О чем эта статья:
6 класс, 7 класс
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).
Определение показательного уравнения
Показательными называются уравнения с показательной функцией f(x) = a х . Другими словами, неизвестная переменная в них может содержаться как в основании степени, так и в ее показателе. Простейшее уравнение такого вида: a х = b, где a > 0, a ≠ 1.
Конечно, далеко не все задачи выглядят так просто, некоторые из них включают тригонометрические, логарифмические и другие конструкции. Но для решения даже простых показательных уравнений нужно вспомнить из курса алгебры за 6–7 класс следующие темы:
Если что-то успело забыться, советуем повторить эти темы перед тем, как читать дальнейший материал.
С точки зрения геометрии показательной функцией называют такую: y = a x , где a > 0 и a ≠ 1. У нее есть одно важное для решения показательных уравнений свойство — это монотонность. При a > 1 такая функция непрерывно возрастает, а при a
Иногда в результате решения будет получаться несколько вариантов ответа, и в таком случае мы должны выбрать тот корень, при котором показательная функция больше нуля.
Свойства степеней
Мы недаром просили повторить свойства степенной функции — на них будет основано решение большей части примеров. Держите небольшую шпаргалку по формулам, которые помогут упрощать сложные показательные уравнения.
Решение показательных уравнений
В этой статье вы познакомитесь со всеми типами показательных уравнений и алгоритмами их решения, научитесь распознавать, к какому типу принадлежит показательное уравнение, которое вам надо решить, и применять для его решения соответствующий метод. Подробное решение примеров показательных уравнений каждого типа вы сможете посмотреть в соответствующих ВИДЕОУРОКАХ.
Показательным уравнением называется уравнение, в котором неизвестное содержится в показателе степени.
Прежде чем начать решать показательное уравнение, полезно сделать несколько предварительных действий , которые могут значительно облегчить ход его решения. Вот эти действия:
1. Разложите все основания степеней на простые множители.
2. Корни представьте в виде степени.
3. Десятичные дроби представьте в виде обыкновенных.
4. Смешанные числа запишите в виде неправильных дробей.
Пользу этих действий вы осознаете в процессе решения уравнений.
Рассмотрим основные типы показательных уравнений и алгоритмы их решения.
1. Уравнение вида
Это уравнение равносильно уравнению
Посмотрите в этом ВИДЕОУРОКЕ решение уравнения этого типа.
2. Уравнение вида
В уравнениях этого типа:
а) все степени имеют одинаковые основания
б) коэффициенты при неизвестном в показателе степени равны.
Чтобы решить это уравнение, нужно вынести за скобку множитель в наименьшей степени.
Пример решения уравнения этого типа:
посмотрите в ВИДЕОУРОКЕ.
3. Уравнение вида
Уравнения этого типа отличаются тем, что
а) все степени имеют одинаковые основания
б) коэффициенты при неизвестном в показателе степени разные.
Уравнения такого типа решаются с помощью замены переменных. Прежде чем вводить замену, желательно освободиться от свободных членов в показателе степени. (, , и т.д)
Посмотрите в ВИДЕОУРОКЕ решение уравнения этого типа:
4. Однородные уравнения вида
Отличительные признаки однородных уравнений:
а) все одночлены имеют одинаковую степень,
б) свободный член равен нулю,
в) в уравнении присутствуют степени с двумя различными основаниями.
Однородные уравнения решаются по сходному алгоритму.
Чтобы решить уравнение такого типа, разделим обе части уравнения на (можно разделить на или на )
Внимание! При делении правой и левой части уравнения на выражение, содержащее неизвестное, можно потерять корни. Поэтому необходимо проверить, не являются ли корни того выражения, на которое мы делим обе части уравнения, корнями исходного уравнения.
В нашем случае, поскольку выражение не равно нулю ни при каких значениях неизвестного, мы можем делить на него без опаски. Разделим левую часть уравнения на это выражение почленно. Получим:
Сократим числитель и знаменатель второй и третьей дроби:
, причем 0″ title=»t>0″/> при всех допустимых значениях неизвестного.
Получим квадратное уравнение:
Решим квадратное уравнение, найдем значения , которые удовлетворяют условию 0″ title=»t>0″/>, а затем вернемся к исходному неизвестному.
Смотрите в ВИДЕОУРОКЕ подробное решение однородного уравнения:
При решении этого уравнения будем исходить из того, что 0″ title=»f(x)>0″/>
Исходное равенство выполняется в двух случаях:
1. Если , поскольку 1 в любой степени равна 1,
или
2. При выполнении двух условий:
0>
Посмотрите в ВИДЕОУРОКЕ подробное решение уравнения
http://skysmart.ru/articles/mathematic/pokazatelnye-uravneniya
http://ege-ok.ru/2012/01/23/reshenie-pokazatelnyih-uravneniy