На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 389 - Глава 4 (Итоговые упражнения) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Глава 4 Страницы: 113, 114
А вы знали? Проект, реферат или доклад можно создать с помощью ИИ за 5 минут — и сразу скачать готовый файл Word. Попробовать

389 упражнение:

Решить графически уравнение:

1) \( \log_3 x = \frac{3}{x} \)
Ответ

1. Построение графиков функций.

Уравнение \( \log_3 x = \frac{3}{x} \) решается графически путем нахождения точки пересечения графиков двух функций:
\( y_1 = \log_3 x \) (логарифмическая функция с основанием \( 3 > 1 \), возрастающая)
\( y_2 = \frac{3}{x} \) (гипербола, расположенная в I и III четвертях, но здесь только в I, так как ОДЗ \( x > 0 \)).

2. Оценка и подбор точки.

  • ОДЗ: \( x > 0 \).

  • Пробуем целые значения \( x \):

    • Если \( x = 1 \): \( \log_3 1 = 0 \), \( \frac{3}{1} = 3 \). \( 0 \ne 3 \). \( y_1 < y_2 \).

    • Если \( x = 3 \): \( \log_3 3 = 1 \), \( \frac{3}{3} = 1 \). \( 1 = 1 \). Это корень.

    • Если \( x = 9 \): \( \log_3 9 = 2 \), \( \frac{3}{9} = \frac{1}{3} \). \( 2 \ne \frac{1}{3} \). \( y_1 > y_2 \).

3. Графический вывод.

Поскольку логарифмическая функция \( y_1 = \log_3 x \) возрастает, а гипербола \( y_2 = \frac{3}{x} \) убывает на \( (0; +\infty) \), графики могут иметь только одну точку пересечения. Мы нашли эту точку: \( x = 3 \).

Ответ: \( x = 3 \).

2) \( 2^x = \log_2 x \)
Ответ

1. Построение графиков функций.

Уравнение \( 2^x = \log_2 x \) решается графически путем нахождения точки пересечения графиков двух функций:
\( y_1 = 2^x \) (показательная функция, возрастающая)
\( y_2 = \log_2 x \) (логарифмическая функция, возрастающая)

2. Оценка.

  • ОДЗ: \( x > 0 \).

  • Функции \( y_1 = 2^x \) и \( y_2 = \log_2 x \) являются взаимно обратными и их графики симметричны относительно прямой \( y = x \).

  • Если решение существует, оно должно находиться на прямой \( y = x \). То есть, \( x \) должно удовлетворять \( 2^x = x \) (или \( \log_2 x = x \)).

3. Анализ функции \( f(x) = 2^x - x \).

  • Рассмотрим производную: \( f'(x) = 2^x \ln 2 - 1 \).

  • Найдем точку минимума, где \( f'(x) = 0 \): \( 2^x \ln 2 = 1 \), то есть \( 2^x = \frac{1}{\ln 2} \approx \frac{1}{0.693} \approx 1.44 \).

  • Поскольку \( 2^0 = 1 \) и \( 2^1 = 2 \), минимум достигается при \( x_0 \in (0, 1) \).

  • Значение функции в этой точке минимума \( f(x_0) = 2^{x_0} - x_0 = \frac{1}{\ln 2} - x_0 \).

4. Вывод из графика.

Поскольку графики функций \( y = a^x \) и \( y = \log_a x \) (при \( a > 1 \)) симметричны относительно \( y = x \), и функция \( y = 2^x \) растет гораздо быстрее, чем \( y = x \), а \( y = \log_2 x \) растет медленнее, они не пересекаются на прямой \( y = x \).

  • При \( x=1 \): \( 2^1 = 2 \), \( \log_2 1 = 0 \). \( 2 \ne 0 \).

  • При \( x=2 \): \( 2^2 = 4 \), \( \log_2 2 = 1 \). \( 4 \ne 1 \).

  • При \( x \to +\infty \), \( 2^x \) растет гораздо быстрее, чем \( \log_2 x \), и разрыв между ними увеличивается.

  • При \( x \to 0 \), \( 2^x \to 1 \), а \( \log_2 x \to -\infty \).

На отрезке \( (0, +\infty) \) нет точек пересечения. Проверим, всегда ли \( 2^x > \log_2 x \) для \( x > 0 \).

  • Рассмотрим \( x=0.5 \): \( 2^{0.5} = \sqrt{2} \approx 1.414 \). \( \log_2 0.5 = -1 \). \( 1.414 > -1 \).

Поскольку функции не пересекаются, уравнение не имеет решений.

Ответ: Уравнение не имеет решений.

Что применять при решении

Определение логарифма

Логарифм числа \(b\) по основанию \(a\) — это показатель степени \(x\), в которую нужно возвести основание \(a\), чтобы получить число \(b\).
\( \log_a b = x \iff a^x = b \quad (a > 0, a \ne 1, b > 0) \)

Основное логарифмическое тождество

Основание \(a\), возведенное в степень, равную логарифму числа \(b\) по основанию \(a\), равно числу \(b\).
\( a^{\log_a b} = b \quad (a > 0, a \ne 1, b > 0) \)

Свойства логарифмов (произведение, частное, степень)

Формулы для преобразования логарифмов.
\( \log_a (bc) = \log_a b + \log_a c; \quad \log_a \left( \frac{b}{c} \right) = \log_a b - \log_a c; \quad \log_a b^p = p \log_a b \)

Формула перехода к новому основанию

Позволяет выразить логарифм по основанию \(a\) через логарифмы по новому основанию \(c\).
\( \log_a b = \frac{\log_c b}{\log_c a} \)

Монотонность логарифмической функции

Функция \( y = \log_a x \) возрастает при \( a > 1 \) и убывает при \( 0 < a < 1 \).
\( a > 1 \Rightarrow \text{возрастает}; \quad 0 < a < 1 \Rightarrow \text{убывает} \)

Не сходится своя задача? Разберём по шагам

  • Формула, подстановка и расчёт
  • Числа считает калькулятор, а не нейросеть
  • Бесплатно и без регистрации
Решить задачу Разбор задачи бесплатный

Другие упражнения из параграфа Глава 4

Данные параграфа

К параграфу →
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

Задали работу по этой теме?

Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.

Создать проект Готовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.