1. Преобразование и замена переменной.
Перепишем \( 3^{-x} \) как \( \frac{1}{3^x} \):
\( 3^x - \frac{10}{3^x} = 23 \).
Пусть \( y = 3^x \). Так как показательная функция всегда положительна, то \( y > 0 \).
Уравнение принимает вид:
\( y - \frac{10}{y} = 23 \).
2. Решение квадратного уравнения.
Умножим обе части на \( y \) (поскольку \( y \ne 0 \)):
\( y^2 - 10 = 23y \)
\( y^2 - 23y - 10 = 0 \).
Используем формулу дискриминанта \( D = b^2 - 4ac \):
\( D = (-23)^2 - 4(1)(-10) = 529 + 40 = 569 \).
Корни: \( y_{1, 2} = \frac{-(-23) \pm \sqrt{569}}{2} = \frac{23 \pm \sqrt{569}}{2} \).
3. Обратная замена.
Поскольку \( y = 3^x \) должно быть положительным \( (y > 0) \), а \( \sqrt{569} \approx \sqrt{576} = 24 \), то:
\( y_1 = \frac{23 + \sqrt{569}}{2} > 0 \).
\( y_2 = \frac{23 - \sqrt{569}}{2} < 0 \) (так как \( 23 < \sqrt{569} \) неверно, \( 23^2 = 529 \), \( \sqrt{569} \approx 23.8 \). Поэтому \( 23 - \sqrt{569} < 0 \)).
Подходит только положительный корень \( y_1 \).
\( 3^x = \frac{23 + \sqrt{569}}{2} \).
4. Нахождение \( x \).
Прологарифмируем обе части по основанию 3:
\( x = \log_3 \left( \frac{23 + \sqrt{569}}{2} \right) \).
Ответ: \( x = \log_3 \left( \frac{23 + \sqrt{569}}{2} \right) \).