Показательные и логарифмические уравнения с параметром
Показательные уравнения c параметром
Как правило, чтобы решить показательные уравнения с параметром нужно привести их квадратному или линейному уравнению. Обычно это можно сделать при помощи метода замены переменных. Но надо быть внимательным – при замене \(t=a^x\), новая переменная \(t\) всегда положительна.
Найдите все значения параметра \(a\), при которых уравнение \((a+1)(4^x+4^<-x>)=5\) имеет единственное решение.
Заметим, что \(a+1 > 0\), так как \(4^x+4^ <-x>> 0\). Сделаем замену \(t=4^x\); \(t > 0\) $$ (a+1)(t+\frac<1>
Уравнение будет иметь единственное решение, если $$D=25-4(a+1)^2=0 $$ $$a+1=±\frac<5><2>$$ \(a=-3.5 -\) не подходит;
\(a=1.5;\)
Логарифмические уравнения с параметром
Чтобы решить логарифмические уравнения, надо обязательно записывать ОДЗ, а затем провести необходимые равносильные преобразования или сделать замену, чтобы свести уравнение к более простому.
Решите уравнение \(log_a (x^2)+2log_a (x+1)=2\) для каждого \(a\).
Перейдем от суммы логарифмов к их произведению:
При условии, что \(1-4a≥0 ⇔ 0 0\).
При условии, что $$ 1+4a>0 ⇔ a>0$$ корень $$x=\frac<1><2>-\frac<\sqrt<1+4a>><2>$$ не подходит, так как \( x>0.\)
Найдите все значения параметра \(a\), при которых уравнение \(log_4 (16^x+a)=x\) имеет два действительных и различных корня.
При помощи равносильного преобразования приведем наше уравнение к виду:
Сделаем замену: \(t=4^x>0 ⇔ t^2-t+a=0,\)
Полученное квадратное уравнение должно иметь корни \(0 0, \\D≥0, \\D>0, \\
Методическая разработка для учащихся 11-го класса «Решение логарифмических уравнений с параметром»
Разделы: Математика
Ученик проходит в несколько лет
дорогу, на которую человечество
употребило тысячелетие.
Однако его следует вести к цели
не с завязанными глазами, а
зрячим: он должен воспринимать
истину, не как готовый результат,
а должен её открывать.
Учитель должен руководить этой
экспедицией открытий, следовательно,
также присутствовать не только в качестве простого зрителя.
Но ученик должен напрягать свои силы; ему ничто не должно
доставаться даром. Даётся только тому, кто стремится.
Кто любит учиться, никогда
не проводит время в праздности.
Гений состоит из одного процента вдохновения и девяноста девяти процентов потения.
Данная методическая разработка «Решение логарифмических уравнений с параметрами» предназначена для учащихся 11 классов, желающих углубить и расширить свои знания по математике, готовящихся к поступлению в высшие учебные заведения, понимающих, что математику надо учить потому, что она ум в порядок приводит и без неё невозможно стать специалистом в любой отрасли знаний, невозможно стать профессиональным специалистом.
В структуре методической разработки рассматриваются три типа решения логарифмических уравнений с параметрами:
- Уравнения, содержащие параметры в логарифмируемом выражении.
- Уравнения, содержащие параметры в основании.
- Уравнения, содержащие параметры и в основании, и в логарифмируемом выражении.
К сожалению, изучению этих трёх типов решения логарифмических уравнений с параметрами в программе общеобразовательной школы уделяется незаслуженно мало внимания. А подобные уравнения входят в сложную группу заданий, предлагаемых в рамках ЕГЭ, для решения которых необходима хорошая теоретическая подготовка учащихся и уверенное владение технологиями решения математических задач. Выпускник должен не только знать обязательные этапы решения логарифмических уравнений с параметрами, но и хорошо понимать их смысл и назначение, так как многие учащиеся понимают параметр, как «обычное число». Действительно, в некоторых задачах параметр можно считать постоянной величиной, но эта постоянная величина принимает неизвестные значения. Поэтому необходимо рассматривать задачу при всех возможных значениях этой постоянной. В других задачах параметром бывает удобно объявить одну из неизвестных.
На вступительных экзаменах в высшие учебные заведения в виде ЕГЭ встречаются два типа задач с параметрами. Первый «для каждого значения параметра найти все решения некоторого уравнения или неравенства». Второй «найти все значения параметра, при каждом из которых решения уравнения или неравенства удовлетворяют заданным условиям». Соответственно и ответы в задачах этих двух типов различаются по существу. В задачах первого типа ответ выглядит так: перечисляются все возможные значения параметра и для каждого из этих значений записываются решения уравнения. В ответах второго типа задач с параметром перечисляются все значения параметра, при которых выполнены условия задачи.
Основная цель данной методической разработки: научить учащихся решать нестандартные логарифмические уравнения с параметром, показать разные методы их решений, сделать использование этих методов глубоко осмысленными.
Предлагаемые в этой методической разработке методы решения уравнений не сказочный ключ к решению любой задачи. Но они направляют мысль, сокращают время поиска, формируют навыки решения. Все предлагаемые уравнения снабжены подробными решениями. Показано решение 18 уравнений. Но чтобы получить ощутимую пользу от знакомства с готовым решением, необходимо, уловив новую идею, удержаться и не читать дальше, и попробовать затем решать самостоятельно.
При решении логарифмических уравнений с параметрами необходимо придерживаться следующей схемы:
1. Найти область допустимых значений.
2. Решить уравнение (чаще всего выразить х через а).
3. Сделать перебор параметра а с учетом ОДЗ.
4. Проверить, удовлетворяют ли найденные корни уравнения условиям ОДЗ.
5. Записать ответ.
Логарифмические уравнения, неравенства и системы с параметром
п.1. Примеры
Пример 1. Решите уравнение:
a) \( \lg 2x+\lg(2-x)=\lg\lg a \)
ОДЗ: \( \begin
\(\lg\left(2x\cdot(2-x)\right)=\lg\lg a\Rightarrow 2x\cdot(2-x)=\lg a\Rightarrow 2x^2-4x+\lg a=0 |: 2\)
\(x^2-2x+\frac12\lg a=0\)
Решаем квадратное уравнение. Исследуем дискриминант:
\(D=(-2)^2-4\cdot\frac<\lg a><2>=4-2\lg a\)
\(D\lt 0\) при \(4-2\lg a\lt 0\Rightarrow \lg a\gt 2\Rightarrow a\gt 100\) — решений нет
\(D=0\) при \(a=100,\ x=1\) — одно решение
\(D\gt 0\) при \(a\lt 100\) (учитывая ОДЗ, \(1\lt a\lt 100\))
\(x_<1,2>=\frac<2\pm\sqrt<4-2\lg a>><2>=1\pm\sqrt<1-\frac<\lg a><2>>\)
Т.к. \(\sqrt<1-\frac<\lg a><2>>\lt 1\) требование \(0\lt x_<1,2>\lt 2\) выполняется.
Ответ:
При \(a\leq 1\cup a\gt 100\) решений нет, \(x\in\varnothing\)
При \(a=100\) один корень \(x=1\)
При \(1\lt a\lt 100\) два корня \(x_<1,2>=1\pm\sqrt<1-\frac<\lg a><2>>\)
б) \( x^<\log_a x>=a^2 x \)
ОДЗ: \( \begin
Замена: \(t=\log_a x\Rightarrow x=a^t.\) Подставляем: \begin
При \(0\lt a\lt 1\cup a\gt 1\) два корня \(x_1=\frac1a,\ x_2=a^2\)
При \(a\lt 0\cup a=1\) решений нет.
в) \( 2-\log_(1+x)=3\log_a\sqrt
ОДЗ: \( \begin
Приведем к одному основанию: \(\log_a\sqrt
\begin
Ответ:
При \(0\lt 1\lt 1\) один корень \(x=\frac<1+a^4><1-a^4>\)
При \(a\leq 0\cup a\geq 1\) решений нет.
Пример 2. Решите неравенство:
a) \( \log_a(x-1)+\log_a x\gt 2 \)
\(\log_a(x(x-1))\gt\log_a a^2\) \begin
\(D=1+4a^2\gt 0, \forall a\)
\(x_<1,2>=\frac<1\pm\sqrt<1+4a^2>><2>\)
Эта парабола всегда имеет две различных точки пересечения с осью OX.
\(f(x)\gt 0\), при \(x\lt x_1\cup x\gt x_2\)
\(f(x)\lt 0\), при \(x_1\lt x\lt x_2\)
Подставляем в совокупность: \begin
При \(a\gt 1\) луч \(x\in\left(\frac<1+\sqrt<1+4a^2>><2>;+\infty\right)\)
При \(0\lt a\lt 1\) интервал \(x\in\left(1;\frac<1+\sqrt<1+4a^2>><2>\right)\)
При \(a\leq 0\cup a=1\) решений нет.
б) \( \log_x(x-a)\gt 2 \)
\(\log_x(x-a)\gt\log_x x^2\) \begin
\(D=1-4a\)
Для первой системы в совокупности получаем: \(x^2-x+a\lt 0\) при \(D\gt 1\Rightarrow 1-4a\gt 0\Rightarrow a\lt\frac14\)
Если \(x\gt 1\) и \(a\lt\frac14,\) то \(x\gt a\), противоречий нет.
\(x_<1,2>=\frac<1\pm\sqrt<1-4a>><2>\)
Парабола ниже 0 на участке \(x_1\lt x\lt x_2\). \begin
Рассмотрим требование \begin
Решение первой системы: \( \begin
Если \(a\gt\frac14,\ D\lt 0\) и \(x^2-x+a\gt 0\) для всех \(x\)
Если \(a=\frac14,\ D=0\) и \(x^2-x+a\gt 0\) для всех \(x\), кроме \(x=\frac12\)
Если \(0\lt a\lt \frac14,\ x^2-x+a\gt 0\) для \(x\lt x_1\cup x\gt x_2\)
Как было показано выше, при \(0\lt a\lt \frac14,\ x_2=\frac<1+\sqrt<1-4a>><2>\lt 1\) и \(a\lt x_2\lt x\lt 2\)
Кроме того \(a\lt x\lt x_1\lt 1\) \begin
Парабола \(f(x)=x^2-x-a^2\) в осях a и x(a) имеет ось симметрии \(x=\frac12\) и вершину в точке \(\left(\frac14;\frac12\right)\).
Получаем следующий график:
Синим заштрихована область первой системы неравенств совокупности, желтым – второй системы неравенств.
Ответ:
При \(a\lt 0,\ x\in\left(1;\frac<1+\sqrt<1-4a>><2>\right)\)
При \(0\lt a\lt\frac14,\ x\in\left(a;\frac<1-\sqrt<1-4a>><2>\right)\cup \left(\frac<1+\sqrt<1-4a>><2>;1\right)\)
При \(a=\frac14,\ x\in\left(\frac14;\frac12\right)\cup\left(\frac12;1\right)\)
в) \( \frac<\log_a(35-x^3)><\log_a(5-x)>\gt 3 \) \begin
При \(0\lt a\lt 1\cup a\gt 1,\ x\in(2;3)\)
При \(a\leq 0\cup a=1\) решений нет
Пример 3. При каких значениях \(a\) уравнение $$ 2\lg(x+3)=\lg(ax) $$ имеет единственный корень?
\( \begin
Решим графически в осях a и x(a).
Найдем уравнение ветвей кривой: \begin
Строим ОДЗ: \( \begin
Отмечаем точки, для которых \(D=0:\) $$ \begin
При \(a=0\) корень \(x=-3\), но не выполняется требование ОДЗ \(ax\gt 0\)
При \(a=12\) корень \(x=3\), требования ОДЗ выполняются. Это ответ.
При \(a\gt 12\) всегда будет два решения.
При \(a\lt 0\) всегда будет только одно решение, т.к. \(x_1\lt -3\) и выходит из ОДЗ. Это тоже ответ.
Получаем: \(a\lt 0\cup a=12\)
http://urok.1sept.ru/articles/501018
http://reshator.com/sprav/algebra/10-11-klass/logarifmicheskie-uravneniya-neravenstva-i-sistemy-s-parametrom/