Задание 7
тема 7 из 12

Логарифмические уравнения

Логарифмическое уравнение решают по определению логарифма: log⁡af(x)=c\log_a f(x) = c значит f(x)=acf(x) = a^c. Если с двух сторон логарифмы с одним основанием, приравнивают аргументы. Корень подходит, только если при нём каждый аргумент положителен.

Часто в задании7Реже в заданиях1014На карте навыков

Как решить логарифмическое уравнение

log⁡af(x)=c\log_a f(x) = c значит f(x)=acf(x) = a^c. Это определение логарифма.

  • Логарифм равен числу: по определению f(x)=acf(x) = a^c.
  • Логарифм равен логарифму с тем же основанием: f(x)=g(x)f(x) = g(x).
  • Решите полученное уравнение, чаще всего линейное.
  • Проверьте, что при корне каждый аргумент положителен.

Логарифм равен числу

По определению log⁡af(x)=c\log_a f(x) = c значит f(x)=acf(x) = a^c: основание возводят в степень, равную правой части. Остаётся линейное уравнение.

Пример

log⁡5(20−x)=2\log_5(20 - x) = 2

  1. 1.По определению 20−x=52=2520 - x = 5^2 = 25.
  2. 2.x=20−25=−5x = 20 - 25 = -5.

Ответ: −5-5

Десятичный логарифм

lg⁡b\lg b — это логарифм по основанию 10: lg⁡b=log⁡10b\lg b = \log_{10} b. Поэтому уравнение lg⁡f(x)=c\lg f(x) = c решают по определению с основанием 10: f(x)=10cf(x) = 10^c.

Пример

lg⁡(x+11)=1\lg(x + 11) = 1

  1. 1.По определению x+11=101=10x + 11 = 10^1 = 10.
  2. 2.x=10−11=−1x = 10 - 11 = -1.

Ответ: −1-1

Логарифм равен логарифму

Если основания одинаковые, приравняйте аргументы: из log⁡af(x)=log⁡ag(x)\log_a f(x) = \log_a g(x) следует f(x)=g(x)f(x) = g(x). Сами логарифмы вычислять не нужно. Это верно, потому что логарифмическая функция монотонна.

Пример

log⁡3(15−x)=log⁡37\log_3(15 - x) = \log_3 7

  1. 1.Основания одинаковые: 15−x=715 - x = 7.
  2. 2.x=15−7=8x = 15 - 7 = 8.

Ответ: 88

Проверка корня

Логарифм есть только у положительного числа. При корне каждый аргумент должен быть положителен. Положительным должен быть аргумент, а не xx: корень −5-5 уравнения log⁡5(20−x)=2\log_5(20 - x) = 2 подходит.

В уравнении log⁡af(x)=c\log_a f(x) = c проверка не нужна: аргумент равен ac>0a^c > 0. Проверка нужна, когда xx стоит в двух аргументах.

Пример

log⁡3(x2−4)=log⁡3(3x)\log_3(x^2 - 4) = \log_3(3x)

  1. 1.Основания одинаковые: x2−4=3xx^2 - 4 = 3x, то есть x2−3x−4=0x^2 - 3x - 4 = 0.
  2. 2.D=9+16=25D = 9 + 16 = 25, x=4x = 4 или x=−1x = -1.
  3. 3.При x=−1x = -1 аргумент 3x=−3<03x = -3 < 0: логарифма нет, корень посторонний.
  4. 4.При x=4x = 4 оба аргумента равны 12>012 > 0: корень подходит.

Ответ: 44

Разные основания

Если основания разные, аргументы приравнивать нельзя. Обозначьте общее значение логарифмов буквой tt. По определению оба аргумента — степени с показателем tt. Если одно основание — степень другого, выразите одну степень через другую.

Пример

log⁡2(x+5)=log⁡4(1−x)\log_2(x + 5) = \log_4(1 - x). Если корней несколько, запишите меньший.

  1. 1.Пусть оба логарифма равны tt. Тогда x+5=2tx + 5 = 2^t и 1−x=4t=(2t)21 - x = 4^t = \left(2^t\right)^2.
  2. 2.Подставьте 2t=x+52^t = x + 5: (x+5)2=1−x(x + 5)^2 = 1 - x.
  3. 3.Раскройте квадрат суммы: x2+10x+25=1−xx^2 + 10x + 25 = 1 - x, то есть x2+11x+24=0x^2 + 11x + 24 = 0.
  4. 4.По формуле корней D=121−96=25D = 121 - 96 = 25, x=−3x = -3 или x=−8x = -8.
  5. 5.При x=−8x = -8 аргумент x+5=−3<0x + 5 = -3 < 0: корень посторонний. При x=−3x = -3 аргументы 2 и 4 положительны.
  6. 6.Остался один корень, поэтому выбирать меньший не нужно.

Ответ: −3-3

Логарифм в показателе

Если логарифм стоит в показателе степени, запишите обе части как степени одного основания и приравняйте показатели, как в показательных уравнениях. Получится уравнение «логарифм равен числу».

Пример

3log⁡9(4x+1)=93^{\log_9(4x + 1)} = 9

  1. 1.9=329 = 3^2, поэтому 3log⁡9(4x+1)=323^{\log_9(4x + 1)} = 3^2.
  2. 2.Показатели равны: log⁡9(4x+1)=2\log_9(4x + 1) = 2.
  3. 3.По определению 4x+1=92=814x + 1 = 9^2 = 81, x=20x = 20.

Ответ: 2020

Степень под логарифмом

Если под логарифмом стоит степень с xx в показателе, раскройте логарифм по определению. Получится показательное уравнение.

Пример

log⁡2735x+5=2\log_{27} 3^{5x + 5} = 2

  1. 1.По определению 35x+5=2723^{5x + 5} = 27^2.
  2. 2.272=(33)2=3627^2 = \left(3^3\right)^2 = 3^6, поэтому 5x+5=65x + 5 = 6.
  3. 3.x=0,2x = 0{,}2.

Ответ: 0,20{,}2

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать