ГДЗ: Упражнение 353 - § 19 (Логарифмические уравнения) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)
Найти все значения параметра \( a \), при которых уравнение \( 5 \log_x 4 + \log_4 x - 4 \log_{25} x = a \) имеет корни.
1)
Ответ
1. Находим ОДЗ: \( x > 0 \), \( x \neq 1 \).
2. Вводим замену: Перейдем ко всем логарифмам по основанию 4. Пусть \( y = \log_4 x \) (\( y \neq 0 \)). Уравнение принимает вид: \( 5 \cdot \frac{1}{y} + y - 4 \cdot \frac{\log_4 x}{\log_4 25} = a \). \( 5 \cdot \frac{1}{y} + y - 4 \cdot \frac{y}{2 \log_4 5} = a \). \( \frac{5}{y} + y \left( 1 - \frac{2}{\log_4 5} \right) = a \).
3. Упрощаем коэффициент при \( y \): Пусть \( k = 1 - \frac{2}{\log_4 5} = 1 - 2 \log_5 4 = \log_5 5 - \log_5 4^2 = \log_5 \frac{5}{16} \). Так как \( 5/16 < 1 \), то \( k < 0 \).
4. Анализируем область значений функции \( g(y) = ky + \frac{5}{y} \): Нам нужно найти область значений функции \( g(y) \) на множестве \( y \in (-\infty; 0) \cup (0; +\infty) \).
5. Исследование на интервале \( y > 0 \): Так как \( k < 0 \), \( g'(y) = k - \frac{5}{y^2} \). При \( y > 0 \), \( g'(y) < 0 \). Функция \( g(y) \) строго убывает на \( (0; +\infty) \). \( \lim_{y \to 0^+} g(y) = k \cdot 0 + \frac{5}{0^+} = +\infty \). \( \lim_{y \to +\infty} g(y) = k \cdot (+\infty) + 0 = -\infty \) (так как \( k < 0 \)). Область значений на \( (0; +\infty) \) — \( (-\infty; +\infty) \).
6. Вывод: Так как область значений функции \( g(y) \) при \( y > 0 \) покрывает всю числовую ось, то для любого действительного \( a \) найдется соответствующее значение \( y \), а значит, и \( x \).
Ответ: Уравнение имеет корни при всех значениях параметра \( a \): \( a \in (-\infty; +\infty) \).
Что применять при решении
Определение логарифма
Логарифмом положительного числа \( a \) по основанию \( b \), где \( b > 0 \) и \( b \neq 1 \), называется показатель степени \( c \), в которую нужно возвести основание \( b \), чтобы получить число \( a \).
\( \log_b a = c \iff b^c = a \quad (a > 0, b > 0, b \neq 1) \)
Область допустимых значений (ОДЗ) логарифма
Аргумент логарифма должен быть строго положительным. Для уравнения с логарифмами необходимо проверить, чтобы все аргументы \( f(x) \) логарифмов \( \log_b f(x) \) удовлетворяли условию \( f(x) > 0 \).
\( \log_b f(x) \implies f(x) > 0 \)
Свойства логарифмов (преобразование суммы и разности)
Сумма логарифмов с одинаковым основанием равна логарифму произведения их аргументов; разность — логарифму частного. При этом важно следить за равносильностью: преобразование суммы/разности в логарифм произведения/частного может расширить ОДЗ.
\( \log_b x + \log_b y = \log_b (xy) \) (при \( x > 0, y > 0 \)); \( \log_b x - \log_b y = \log_b \frac{x}{y} \) (при \( x > 0, y > 0 \))
Формула перехода к новому основанию
Позволяет переходить от логарифма по одному основанию к логарифму по другому основанию, что часто используется для приведения логарифмов к одному основанию или для замены переменной.
\( \log_b a = \frac{\log_c a}{\log_c b} \) и частный случай \( \log_b a = \frac{1}{\log_a b} \)
Создать проектГотовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.
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.