Formulieren Sie eine Regel zum Lösen einfacher Exponentialgleichungen. Exponentialgleichungen
Was ist eine Exponentialgleichung? Beispiele.
Also eine Exponentialgleichung... Ein neues einzigartiges Exponat in unserer allgemeinen Ausstellung einer Vielzahl von Gleichungen!) Wie fast immer ist das Schlüsselwort eines neuen mathematischen Begriffs das entsprechende Adjektiv, das ihn charakterisiert. So ist es hier. Das Schlüsselwort im Begriff „Exponentialgleichung“ ist das Wort "indikativ". Was bedeutet das? Dieses Wort bedeutet, dass das Unbekannte (x) lokalisiert ist in Bezug auf alle Abschlüsse. Und nur dort! Das ist äußerst wichtig.
Zum Beispiel diese einfachen Gleichungen:
3 x +1 = 81
5 x + 5 x +2 = 130
4 2 2 x -17 2 x +4 = 0
Oder sogar diese Monster:
2 sin x = 0,5
Bitte achten Sie sofort auf eine wichtige Sache: Gründe dafür Grad (unten) – nur Zahlen. Aber in Indikatoren Grad (oben) – eine Vielzahl von Ausdrücken mit einem X. Absolut beliebig.) Alles hängt von der konkreten Gleichung ab. Wenn plötzlich x neben dem Indikator an einer anderen Stelle in der Gleichung auftaucht (z. B. 3 x = 18 + x 2), dann ist eine solche Gleichung bereits eine Gleichung gemischter Typ. Für solche Gleichungen gibt es keine klaren Regeln zu ihrer Lösung. Daher werden wir sie in dieser Lektion nicht berücksichtigen. Zur Freude der Studierenden.) Hier betrachten wir nur Exponentialgleichungen in ihrer „reinen“ Form.
Generell gilt, dass nicht alle und nicht immer auch reine Exponentialgleichungen eindeutig lösbar sind. Aber unter all der Vielfalt an Exponentialgleichungen gibt es bestimmte Arten, die gelöst werden können und sollten. Es sind diese Arten von Gleichungen, die wir betrachten werden. Und die Beispiele werden wir auf jeden Fall lösen. Also machen wir es uns bequem und los geht’s! Wie bei Computer-Shootern verläuft unsere Reise durch Level. Von einfach bis einfach, von einfach bis mittel und von mittel bis komplex. Unterwegs erwartet Sie auch ein geheimes Level – Techniken und Methoden zur Lösung nicht standardmäßiger Beispiele. Jene, über die man in den meisten Schulbüchern nichts liest... Nun ja, und am Ende erwartet einen natürlich der Endgegner in Form von Hausaufgaben.)
Level 0. Was ist die einfachste Exponentialgleichung? Einfache Exponentialgleichungen lösen.
Schauen wir uns zunächst einige grundlegende Dinge an. Irgendwo muss man doch anfangen, oder? Zum Beispiel diese Gleichung:
2 x = 2 2
Auch ohne Theorien, nach einfacher Logik und gesunder Menschenverstand Es ist klar, dass x = 2. Es gibt keinen anderen Weg, oder? Keine andere Bedeutung von X ist geeignet... Und nun richten wir unsere Aufmerksamkeit darauf Protokoll der Entscheidung diese coole Exponentialgleichung:
2 x = 2 2
X = 2
Was ist mit uns passiert? Und Folgendes geschah. Wir haben es tatsächlich genommen und... einfach die gleichen Basen (zwei) weggeworfen! Völlig rausgeworfen. Und die gute Nachricht ist: Wir haben ins Schwarze getroffen!
Ja, in der Tat, wenn es in einer Exponentialgleichung links und rechts gibt das gleiche Zahlen in beliebigen Potenzen, dann können diese Zahlen verworfen werden und einfach die Exponenten gleichgesetzt werden. Die Mathematik erlaubt es.) Und dann können Sie separat mit den Indikatoren arbeiten und eine viel einfachere Gleichung lösen. Großartig, oder?
Hier ist die Schlüsselidee zum Lösen jeder (ja, genau jeder!) Exponentialgleichung: mit Hilfe Identitätstransformationen Es ist darauf zu achten, dass links und rechts in der Gleichung übereinstimmen das gleiche Basiszahlen in verschiedenen Potenzen. Und dann können Sie sicher die gleichen Basen entfernen und die Exponenten gleichsetzen. Und arbeiten Sie mit einer einfacheren Gleichung.
Erinnern wir uns nun an die eiserne Regel: Es ist nur dann möglich, identische Basen zu entfernen, wenn die Zahlen links und rechts von der Gleichung Basiszahlen haben in stolzer Einsamkeit.
Was bedeutet es, in herrlicher Isolation? Das heißt ohne Nachbarn und Koeffizienten. Lassen Sie mich erklären.
Beispielsweise in Gl.
3 3 x-5 = 3 2 x +1
Dreier können nicht entfernt werden! Warum? Denn auf der linken Seite haben wir nicht nur einen einsamen Dreier, sondern arbeiten 3·3 x-5 . Eine zusätzliche Drei stört: der Koeffizient, verstehen Sie.)
Das Gleiche lässt sich über die Gleichung sagen
5 3 x = 5 2 x +5 x
Auch hier sind alle Basen gleich – fünf. Aber auf der rechten Seite haben wir keine einzige Fünferpotenz, sondern eine Summe von Potenzen!
Kurz gesagt, wir haben nur dann das Recht, identische Basen zu entfernen, wenn unsere Exponentialgleichung so und nur so aussieht:
AF (X) = ein g (X)
Diese Art von Exponentialgleichung heißt das einfachste. Oder, wissenschaftlich gesehen, kanonisch . Und egal, welche komplizierte Gleichung wir vor uns haben, wir werden sie auf die eine oder andere Weise auf genau diese einfachste (kanonische) Form reduzieren. Oder in manchen Fällen auch Gesamtheit Gleichungen dieser Art. Dann kann unsere einfachste Gleichung in allgemeiner Form wie folgt umgeschrieben werden:
F(x) = g(x)
Und alle. Dies wäre eine gleichwertige Konvertierung. In diesem Fall können f(x) und g(x) absolut beliebige Ausdrücke mit einem x sein. Was auch immer.
Vielleicht wird sich ein besonders neugieriger Student fragen: Warum um alles in der Welt verwerfen wir so einfach und einfach die gleichen Basen links und rechts und setzen die Exponenten gleich? Intuition ist Intuition, aber was ist, wenn sich dieser Ansatz in irgendeiner Gleichung und aus irgendeinem Grund als falsch herausstellt? Ist es immer legal, die gleichen Gründe wegzuwerfen? Leider gibt es hierfür keine strenge mathematische Antwort Interesse Fragen Sie müssen ziemlich tief und ernsthaft eintauchen allgemeine Theorie Geräte- und Funktionsverhalten. Und etwas konkreter – im Phänomen strenge Monotonie. Insbesondere strenge Monotonie Exponentialfunktion j= ein x. Da es sich um die Exponentialfunktion und ihre Eigenschaften handelt, die der Lösung von Exponentialgleichungen zugrunde liegen, ja.) Eine detaillierte Antwort auf diese Frage wird in einer separaten Speziallektion gegeben, die der Lösung komplexer nicht standardmäßiger Gleichungen unter Verwendung der Monotonie verschiedener Funktionen gewidmet ist.)
Diesen Punkt jetzt im Detail zu erklären, würde den Durchschnittsstudenten nur umhauen und ihn mit einer trockenen und schweren Theorie vorzeitig abschrecken. Ich werde das nicht tun.) Weil unser Haupt dieser Moment Aufgabe - Lernen Sie, Exponentialgleichungen zu lösen! Die einfachsten! Machen wir uns deshalb noch keine Sorgen und werfen wir mutig die gleichen Gründe weg. Das Kann, glauben Sie mir!) Und dann lösen wir die äquivalente Gleichung f(x) = g(x). In der Regel einfacher als die ursprüngliche Exponentialfunktion.
Es wird natürlich davon ausgegangen, dass die Leute bereits wissen, wie man mindestens , und Gleichungen ohne x in Exponenten löst.) Wer noch nicht weiß, wie, kann diese Seite gerne schließen, den entsprechenden Links folgen und ausfüllen die alten Lücken. Sonst wirst du es schwer haben, ja...
Ich spreche nicht von irrationalen, trigonometrischen und anderen brutalen Gleichungen, die auch im Prozess der Fundamentbeseitigung entstehen können. Aber seien Sie nicht beunruhigt, wir werden die reine Grausamkeit vorerst nicht anhand von Graden betrachten: Es ist noch zu früh. Wir werden nur die einfachsten Gleichungen trainieren.)
Schauen wir uns nun Gleichungen an, die einen zusätzlichen Aufwand erfordern, um sie auf das einfachste zu reduzieren. Der Unterscheidung halber nennen wir sie einfache Exponentialgleichungen. Also, lasst uns zum nächsten Level übergehen!
Level 1. Einfache Exponentialgleichungen. Lasst uns die Abschlüsse erkennen! Natürliche Indikatoren.
Die wichtigsten Regeln zum Lösen von Exponentialgleichungen sind: Regeln für den Umgang mit Abschlüssen. Ohne dieses Wissen und diese Fähigkeiten wird nichts funktionieren. Ach. Wenn es also Probleme mit den Abschlüssen gibt, dann sind Sie zunächst herzlich willkommen. Darüber hinaus benötigen wir auch . Diese Transformationen (zwei davon!) sind die Grundlage für die Lösung aller mathematischen Gleichungen im Allgemeinen. Und nicht nur demonstrative. Wer es also vergessen hat, schaut sich auch den Link an: Ich stelle sie nicht einfach da rein.
Aber Operationen mit Kräften und Identitätstransformationen allein reichen nicht aus. Persönliche Beobachtungsgabe und Einfallsreichtum sind ebenfalls erforderlich. Wir brauchen die gleichen Gründe, nicht wahr? Also untersuchen wir das Beispiel und suchen nach ihnen in expliziter oder verschleierter Form!
Zum Beispiel diese Gleichung:
3 2 x – 27 x +2 = 0
Erster Blick darauf Gründe. Sie sind anders! Drei und siebenundzwanzig. Aber für Panik und Verzweiflung ist es noch zu früh. Es ist Zeit, sich daran zu erinnern
27 = 3 3
Die Nummern 3 und 27 sind graduell verwandt! Und nahestehende.) Deshalb haben wir jedes Recht zu schreiben:
27 x +2 = (3 3) x+2
Lassen Sie uns nun unser Wissen über verbinden Aktionen mit Graden(Und ich habe dich gewarnt!). Da gibt es eine sehr nützliche Formel:
(a m) n = a mn
Wenn Sie es jetzt in die Tat umsetzen, funktioniert es großartig:
27 x +2 = (3 3) x+2 = 3 3(x +2)
Das Originalbeispiel sieht nun so aus:
3 2 x – 3 3(x +2) = 0
Großartig, die Grundlagen der Abschlüsse haben sich eingeebnet. Das ist es, was wir wollten. Die halbe Miete ist geschafft.) Jetzt starten wir die grundlegende Identitätstransformation – verschieben Sie 3 3(x +2) nach rechts. Niemand hat die elementaren Operationen der Mathematik aufgehoben, ja.) Wir erhalten:
3 2 x = 3 3(x +2)
Was gibt uns diese Art von Gleichung? Und die Tatsache, dass unsere Gleichung jetzt reduziert wird zur kanonischen Form: Links und rechts stehen die gleichen Zahlen (Dreier) in Potenzen. Darüber hinaus befinden sich beide drei in herrlicher Isolation. Entfernen Sie ruhig die Tripel und erhalten Sie:
2x = 3(x+2)
Wir lösen das und erhalten:
X = -6
Das ist es. Das ist die richtige Antwort.)
Lassen Sie uns nun über die Lösung nachdenken. Was hat uns in diesem Beispiel gerettet? Das Wissen um die Kräfte der Drei hat uns gerettet. Wie genau? Wir identifiziert Nummer 27 enthält eine verschlüsselte Drei! Dieser Trick (das Kodieren derselben Basis unter verschiedenen Zahlen) ist einer der beliebtesten bei Exponentialgleichungen! Es sei denn, es ist das beliebteste. Ja, und übrigens auch auf die gleiche Weise. Deshalb sind Beobachtung und die Fähigkeit, Potenzen anderer Zahlen in Zahlen zu erkennen, in Exponentialgleichungen so wichtig!
Praktische Ratschläge:
Sie müssen die Potenz populärer Zahlen kennen. In Gesicht!
Natürlich kann jeder zwei auf die siebte Potenz oder drei auf die fünfte Potenz erhöhen. Nicht in meinem Kopf, aber zumindest in einem Entwurf. Aber in Exponentialgleichungen ist es viel häufiger nicht notwendig, sie zu potenzieren, sondern im Gegenteil herauszufinden, welche Zahl und in welcher Potenz sich hinter der Zahl verbirgt, beispielsweise 128 oder 243. Und das ist komplizierter als einfaches Erhöhen, da werden Sie mir zustimmen. Spüren Sie den Unterschied, wie man so schön sagt!
Da die Fähigkeit, Abschlüsse anhand des Sehvermögens zu erkennen, nicht nur auf diesem, sondern auch auf den nächsten nützlich sein wird, ist hier eine kleine Aufgabe für Sie:
Bestimmen Sie, welche Potenzen und welche Zahlen die Zahlen sind:
4; 8; 16; 27; 32; 36; 49; 64; 81; 100; 125; 128; 216; 243; 256; 343; 512; 625; 729; 1024.
Antworten (natürlich zufällig):
27 2 ; 2 10 ; 3 6 ; 7 2 ; 2 6 ; 9 2 ; 3 4 ; 4 3 ; 10 2 ; 2 5 ; 3 5 ; 7 3 ; 16 2 ; 2 7 ; 5 3 ; 2 8 ; 6 2 ; 3 3 ; 2 9 ; 2 4 ; 2 2 ; 4 5 ; 25 2 ; 4 4 ; 6 3 ; 8 2 ; 9 3 .
Ja Ja! Seien Sie nicht überrascht, dass es mehr Antworten als Aufgaben gibt. Beispielsweise sind 2 8, 4 4 und 16 2 alle 256.
Level 2. Einfache Exponentialgleichungen. Lasst uns die Abschlüsse erkennen! Negative und gebrochene Indikatoren.
Auf diesem Niveau nutzen wir bereits unser Wissen über Studienabschlüsse voll aus. Wir beziehen nämlich negative und gebrochene Indikatoren in diesen faszinierenden Prozess ein! Ja Ja! Wir müssen unsere Macht steigern, oder?
Zum Beispiel diese schreckliche Gleichung:
Auch hier gilt der erste Blick den Grundlagen. Die Gründe sind unterschiedlich! Und dieses Mal sind sie einander nicht im Entferntesten ähnlich! 5 und 0,04... Und um die Basen zu eliminieren, werden dieselben benötigt... Was tun?
Macht nichts! Tatsächlich ist alles gleich, nur ist der Zusammenhang zwischen der Fünf und 0,04 optisch schlecht erkennbar. Wie können wir rauskommen? Kommen wir zur Zahl 0,04 als gewöhnlichem Bruch! Und dann, sehen Sie, wird alles gut.)
0,04 = 4/100 = 1/25
Wow! Es stellt sich heraus, dass 0,04 1/25 ist! Nun, wer hätte das gedacht!)
Und wie? Ist es jetzt einfacher, den Zusammenhang zwischen den Zahlen 5 und 1/25 zu erkennen? Das ist es...
Und nun nach den Handlungsregeln mit Abschlüssen mit negativer Indikator Kann mit ruhiger Hand aufschreiben:
Das ist großartig. Also kamen wir zur gleichen Basis – fünf. Jetzt ersetzen wir die unbequeme Zahl 0,04 in der Gleichung durch 5 -2 und erhalten:
Auch hier können wir gemäß den Regeln für Operationen mit Graden jetzt schreiben:
(5 -2) x -1 = 5 -2(x -1)
Für alle Fälle möchte ich Sie daran erinnern (falls es jemand nicht weiß), dass die Grundregeln für den Umgang mit Abschlüssen gelten beliebig Indikatoren! Auch für negative. Nehmen Sie also gerne die Indikatoren (-2) und (x-1) und multiplizieren Sie sie gemäß der entsprechenden Regel. Unsere Gleichung wird immer besser:
Alle! Außer einsamen Fünfern gibt es in den Mächten links und rechts nichts anderes. Die Gleichung wird auf die kanonische Form reduziert. Und dann - entlang der gerändelten Schiene. Wir entfernen die Fünfer und setzen die Indikatoren gleich:
X 2 –6 X+5=-2(X-1)
Das Beispiel ist fast gelöst. Übrig bleibt nur noch die Grundschulmathematik – öffnen Sie (richtig!) die Klammern und sammeln Sie alles auf der linken Seite ein:
X 2 –6 X+5 = -2 X+2
X 2 –4 X+3 = 0
Wir lösen dies und erhalten zwei Wurzeln:
X 1 = 1; X 2 = 3
Das ist alles.)
Jetzt lasst uns noch einmal darüber nachdenken. IN in diesem Beispiel wir mussten wieder dieselbe Zahl in unterschiedlichem Maße erkennen! Nämlich eine verschlüsselte Fünf in der Zahl 0,04 zu sehen. Und dieses Mal - in negativer Grad! Wie haben wir das gemacht? Auf Anhieb – auf keinen Fall. Aber nach dem Übergang von Dezimal 0,04 zum gemeinsamen Bruch 1/25 und das war’s! Und dann lief die ganze Entscheidung wie am Schnürchen.)
Daher noch ein grüner Praxistipp.
Wenn eine Exponentialgleichung Dezimalbrüche enthält, gehen wir von Dezimalbrüchen zu gewöhnlichen Brüchen über. IN gewöhnliche Brüche Es ist viel einfacher, Potenzen vieler beliebter Zahlen zu erkennen! Nach der Erkennung gehen wir von Brüchen zu Potenzen mit negativen Exponenten über.
Bedenken Sie, dass dieser Trick sehr, sehr oft in Exponentialgleichungen vorkommt! Aber die Person ist nicht im Thema. Er schaut zum Beispiel auf die Zahlen 32 und 0,125 und regt sich auf. Ohne dass er es wusste, ist dies ein und derselbe Zweier, nur in verschiedene Grade...Aber Sie sind schon beim Thema!)
Löse die Gleichung:
In! Es sieht nach stillem Horror aus... Doch der Schein trügt. Dies ist die einfachste Exponentialgleichung, auch wenn sie entmutigend ist Aussehen. Und jetzt werde ich es dir zeigen.)
Schauen wir uns zunächst alle Zahlen in den Basen und Koeffizienten an. Sie sind natürlich unterschiedlich, ja. Aber wir werden trotzdem ein Risiko eingehen und versuchen, sie zu schaffen identisch! Versuchen wir es zu erreichen die gleiche Anzahl in verschiedenen Potenzen. Darüber hinaus sind die Zahlen vorzugsweise so klein wie möglich. Beginnen wir also mit der Dekodierung!
Nun, bei den vier ist sofort alles klar – es ist 2 2. Okay, das ist schon etwas.)
Bei einem Bruchteil von 0,25 ist es noch unklar. Muss geprüft werden. Lassen Sie uns praktische Ratschläge nutzen – wechseln Sie von einem Dezimalbruch zu einem gewöhnlichen Bruch:
0,25 = 25/100 = 1/4
Schon viel besser. Denn jetzt ist deutlich zu erkennen, dass 1/4 2 -2 ist. Großartig, und die Zahl 0,25 entspricht auch zwei.)
So weit, ist es gut. Aber die schlechteste Zahl von allen bleibt – Quadratwurzel aus zwei! Was tun mit diesem Pfeffer? Kann es auch als Zweierpotenz dargestellt werden? Und wer weiß...
Nun, lasst uns noch einmal in unseren Wissensschatz über Abschlüsse eintauchen! Dieses Mal vernetzen wir zusätzlich unser Wissen über Wurzeln. Aus dem Kurs der 9. Klasse hätten Sie und ich lernen sollen, dass jede Wurzel, wenn gewünscht, immer in einen Abschluss umgewandelt werden kann mit einem Bruchindikator.
So:
In unserem Fall:
Wow! Es stellt sich heraus, dass die Quadratwurzel aus zwei 2 1/2 ist. Das ist es!
Das ist in Ordnung! Es stellte sich heraus, dass alle unsere unbequemen Nummern tatsächlich eine verschlüsselte Zwei waren.) Ich behaupte nicht, irgendwo sehr raffiniert verschlüsselt. Aber wir verbessern auch unsere Professionalität bei der Lösung solcher Chiffren! Und dann ist schon alles klar. In unserer Gleichung ersetzen wir die Zahlen 4, 0,25 und die Wurzel aus zwei durch Zweierpotenzen:
Alle! Die Basen aller Grade im Beispiel wurden gleich – zwei. Und jetzt werden Standardaktionen mit Graden verwendet:
Binein = Bin + N
a m:a n = a m-n
(a m) n = a mn
Für die linke Seite erhält man:
2 -2 ·(2 2) 5 x -16 = 2 -2+2(5 x -16)
Für die rechte Seite wird es sein:
Und jetzt sieht unsere böse Gleichung so aus:
Für diejenigen, die nicht genau herausgefunden haben, wie diese Gleichung zustande kam: Es geht hier nicht um Exponentialgleichungen. Die Frage betrifft Aktionen mit Abschlüssen. Ich habe Sie gebeten, es denjenigen, die Probleme haben, dringend zu wiederholen!
Hier ist die Ziellinie! Die kanonische Form der Exponentialgleichung wurde erhalten! Und wie? Habe ich Sie davon überzeugt, dass nicht alles so beängstigend ist? ;) Wir entfernen die Zweien und setzen die Indikatoren gleich:
Es bleibt nur noch die Lösung dieser linearen Gleichung. Wie? Natürlich mit Hilfe identischer Transformationen.) Entscheiden Sie, was los ist! Multiplizieren Sie beide Seiten mit zwei (um den Bruch 3/2 zu entfernen), verschieben Sie die Terme mit X nach links, ohne X nach rechts, bringen Sie ähnliche ein, zählen Sie – und Sie werden glücklich sein!
Es sollte alles schön werden:
X=4
Denken wir nun noch einmal über die Lösung nach. In diesem Beispiel hat uns der Übergang von geholfen Quadratwurzel Zu Grad mit Exponent 1/2. Darüber hinaus hat uns nur eine so raffinierte Transformation geholfen, überall die gleiche Basis (zwei) zu erreichen, was die Situation gerettet hat! Und wenn es das nicht gäbe, hätten wir jede Chance, für immer zu erstarren und diesem Beispiel nie gewachsen zu sein, ja...
Deshalb vernachlässigen wir nicht den nächsten praktischen Rat:
Wenn eine Exponentialgleichung Wurzeln enthält, gehen wir von Wurzeln zu Potenzen mit gebrochenen Exponenten über. Sehr oft klärt erst eine solche Transformation die weitere Situation.
Natürlich sind negative und gebrochene Potenzen viel komplizierter natürliche Grade. Zumindest was die visuelle Wahrnehmung und insbesondere die Erkennung von rechts nach links betrifft!
Es ist klar, dass die direkte Potenzierung von beispielsweise zwei auf -3 oder vier auf -3/2 kein so großes Problem darstellt. Für Kenner.)
Aber gehen Sie zum Beispiel und merken Sie das sofort
0,125 = 2 -3
Oder
Hier zählen nur Übung und reiche Erfahrung, ja. Und natürlich eine klare Vorstellung, Was ist ein negativer und gebrochener Grad? Und auch - praktische Ratschläge! Ja, ja, dieselben Grün.) Ich hoffe, dass sie Ihnen trotzdem dabei helfen, sich in der Vielfalt der Studienabschlüsse besser zurechtzufinden und Ihre Erfolgschancen deutlich erhöhen! Lassen Sie uns sie also nicht vernachlässigen. Ich bin nicht umsonst Grün Ich schreibe manchmal.)
Aber wenn Sie sich auch mit so exotischen Potenzen wie negativen und gebrochenen Potenzen kennenlernen, werden Ihre Fähigkeiten beim Lösen von Exponentialgleichungen enorm erweitert und Sie werden in der Lage sein, mit fast jeder Art von Exponentialgleichungen umzugehen. Wenn nicht, dann 80 Prozent aller Exponentialgleichungen – ganz sicher! Ja, ja, ich mache keine Witze!
Damit ist unser erster Teil unserer Einführung in Exponentialgleichungen zu seinem logischen Abschluss gekommen. Und als Zwischentraining schlage ich traditionell vor, ein wenig Selbstreflexion durchzuführen.)
Übung 1.
Damit meine Worte zur Entschlüsselung negativer und gebrochener Potenzen nicht umsonst sind, schlage ich vor, zu spielen ein kleines Spiel!
Drücken Sie Zahlen als Zweierpotenzen aus:
Antworten (in Unordnung):
Passiert? Großartig! Dann machen wir eine Kampfmission – lösen Sie die einfachsten und einfachsten Exponentialgleichungen!
Aufgabe 2.
Lösen Sie die Gleichungen (alle Antworten sind ein Durcheinander!):
5 2x-8 = 25
2 5x-4 – 16 x+3 = 0
Antworten:
x = 16
X 1 = -1; X 2 = 2
X = 5
Passiert? Tatsächlich ist es viel einfacher!
Dann lösen wir das nächste Spiel:
(2 x +4) x -3 = 0,5 x 4 x -4
35 1-x = 0,2 - x ·7 x
Antworten:
X 1 = -2; X 2 = 2
X = 0,5
X 1 = 3; X 2 = 5
Und diese Beispiele sind noch übrig? Großartig! Du wächst! Dann finden Sie hier noch weitere Beispiele zum Knabbern:
Antworten:
X = 6
X = 13/31
X = -0,75
X 1 = 1; X 2 = 8/3
Und ist das entschieden? Na ja, Respekt! Ich ziehe meinen Hut.) Die Lektion war also nicht umsonst, und Erste Ebene Das Lösen von Exponentialgleichungen kann als erfolgreich gemeistert gelten. Die nächsten Level und mehr stehen bevor komplexe Gleichungen! Und neue Techniken und Ansätze. Und nicht standardmäßige Beispiele. Und neue Überraschungen.) All das steht in der nächsten Lektion!
Ist etwas schief gelaufen? Dies bedeutet, dass die Probleme höchstwahrscheinlich in liegen. Oder im . Oder beides gleichzeitig. Ich bin hier machtlos. Ich kann noch einmal nur eines empfehlen: Seien Sie nicht faul und folgen Sie den Links.)
Fortsetzung folgt.)
Beispiele:
\(4^x=32\)
\(5^(2x-1)-5^(2x-3)=4,8\)
\((\sqrt(7))^(2x+2)-50\cdot(\sqrt(7))^(x)+7=0\)
So lösen Sie Exponentialgleichungen
Wenn wir eine Exponentialgleichung lösen, streben wir danach, sie in die Form \(a^(f(x))=a^(g(x))\) zu bringen und dann zur Gleichheit der Exponenten überzugehen, das heißt:
\(a^(f(x))=a^(g(x))\) \(⇔\) \(f(x)=g(x)\)
Zum Beispiel:\(2^(x+1)=2^2\) \(⇔\) \(x+1=2\)
Wichtig! Aus derselben Logik ergeben sich zwei Anforderungen für einen solchen Übergang:
- Zahl in links und rechts sollten gleich sein;
- die Grade links und rechts müssen „rein“ sein, das heißt, es sollte keine Multiplikation, Division usw. geben.
Zum Beispiel:
Um die Gleichung auf die Form \(a^(f(x))=a^(g(x))\) zu reduzieren, werden und verwendet.
Beispiel
. Lösen Sie die Exponentialgleichung \(\sqrt(27)·3^(x-1)=((\frac(1)(3)))^(2x)\)
Lösung:
\(\sqrt(27)·3^(x-1)=((\frac(1)(3)))^(2x)\) |
Wir wissen, dass \(27 = 3^3\). Unter Berücksichtigung dessen transformieren wir die Gleichung. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(\sqrt(3^3)·3^(x-1)=((\frac(1)(3)))^(2x)\) |
Durch die Eigenschaft der Wurzel \(\sqrt[n](a)=a^(\frac(1)(n))\) erhalten wir, dass \(\sqrt(3^3)=((3^3) )^( \frac(1)(2))\). Als nächstes erhalten wir unter Verwendung der Eigenschaft des Grades \((a^b)^c=a^(bc)\) \(((3^3))^(\frac(1)(2))=3^ (3 \ cdot \frac(1)(2))=3^(\frac(3)(2))\). |
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\(3^(\frac(3)(2))\cdot 3^(x-1)=(\frac(1)(3))^(2x)\) |
Wir wissen auch, dass \(a^b·a^c=a^(b+c)\). Wenn wir dies auf die linke Seite anwenden, erhalten wir: \(3^(\frac(3)(2))·3^(x-1)=3^(\frac(3)(2)+ x-1)= 3^ (1,5 + x-1)=3^(x+0,5)\). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(3^(x+0,5)=(\frac(1)(3))^(2x)\) |
Denken Sie nun daran: \(a^(-n)=\frac(1)(a^n)\). Diese Formel kann auch in verwendet werden Rückseite: \(\frac(1)(a^n) =a^(-n)\). Dann ist \(\frac(1)(3)=\frac(1)(3^1) =3^(-1)\). |
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\(3^(x+0,5)=(3^(-1))^(2x)\) |
Wenn wir die Eigenschaft \((a^b)^c=a^(bc)\) auf die rechte Seite anwenden, erhalten wir: \((3^(-1))^(2x)=3^((-1) 2x) =3^(-2x)\). |
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\(3^(x+0,5)=3^(-2x)\) |
Und jetzt sind unsere Basen gleich und es gibt keine störenden Koeffizienten usw. Damit wir den Übergang schaffen können. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Beispiel
. Lösen Sie die Exponentialgleichung \(4^(x+0,5)-5 2^x+2=0\)
Antwort : \(-1; 1\). Die Frage bleibt: Wie erkennt man, wann welche Methode anzuwenden ist? Dazu gehört Erfahrung. Bis Sie es bekommen, verwenden Sie es allgemeine Empfehlung für Lösungen komplexe Aufgaben- „Wenn Sie nicht wissen, was Sie tun sollen, tun Sie, was Sie können.“ Das heißt, suchen Sie nach einer Möglichkeit, die Gleichung im Prinzip umzuwandeln, und versuchen Sie es – was ist, wenn was passiert? Die Hauptsache ist, nur mathematisch basierte Transformationen durchzuführen. Exponentialgleichungen ohne LösungenSchauen wir uns zwei weitere Situationen an, die Schüler oft verwirren: Versuchen wir es mit roher Gewalt zu lösen. Wenn x eine positive Zahl ist, nimmt mit zunehmendem x die gesamte Potenz \(2^x\) nur zu: \(x=1\); \(2^1=2\) \(x=0\); \(2^0=1\) Auch von. Es bleiben negative X übrig. Wir erinnern uns an die Eigenschaft \(a^(-n)=\frac(1)(a^n)\) und prüfen: \(x=-1\); \(2^(-1)=\frac(1)(2^1) =\frac(1)(2)\) Obwohl die Zahl mit jedem Schritt kleiner wird, wird sie nie Null erreichen. Der negative Abschluss hat uns also nicht gerettet. Wir kommen zu einer logischen Schlussfolgerung: Eine in jedem Grad positive Zahl bleibt eine positive Zahl.Daher haben beide obigen Gleichungen keine Lösungen. Exponentialgleichungen mit unterschiedlichen GrundlagenIn der Praxis stoßen wir manchmal auf Exponentialgleichungen mit unterschiedlichen Basen, die nicht aufeinander reduzierbar sind, und gleichzeitig mit den gleichen Exponenten. Sie sehen so aus: \(a^(f(x))=b^(f(x))\), wobei \(a\) und \(b\) positive Zahlen sind. Zum Beispiel: \(7^(x)=11^(x)\) Solche Gleichungen lassen sich leicht lösen, indem man durch eine beliebige Seite der Gleichung dividiert (normalerweise durch die rechte Seite dividiert, also durch \(b^(f(x))\). Sie können auf diese Weise dividieren, weil eine positive Zahl vorliegt ist positiv zu jeder Potenz (d. h. wir dividieren nicht durch Null) Wir erhalten: \(\frac(a^(f(x)))(b^(f(x)))\) \(=1\) Beispiel
. Lösen Sie die Exponentialgleichung \(5^(x+7)=3^(x+7)\)
Antwort : \(-7\). Manchmal ist die „Gleichheit“ von Exponenten nicht offensichtlich, aber der geschickte Einsatz der Eigenschaften von Exponenten löst dieses Problem. Beispiel
. Lösen Sie die Exponentialgleichung \(7^( 2x-4)=(\frac(1)(3))^(-x+2)\)
Antwort : \(2\). |
Die Verwendung von Gleichungen ist in unserem Leben weit verbreitet. Sie werden in vielen Berechnungen, beim Bau von Bauwerken und sogar im Sport eingesetzt. Der Mensch benutzte Gleichungen schon in der Antike, und seitdem hat ihre Verwendung nur noch zugenommen. Potenz- oder Exponentialgleichungen sind Gleichungen, in denen die Variablen in Potenzen vorliegen und die Basis eine Zahl ist. Zum Beispiel:
Das Lösen einer Exponentialgleichung besteht aus zwei ziemlich einfachen Schritten:
1. Sie müssen prüfen, ob die Grundlagen der Gleichung rechts und links gleich sind. Wenn die Gründe nicht dieselben sind, suchen wir nach Möglichkeiten, dieses Beispiel zu lösen.
2. Nachdem die Basen gleich geworden sind, setzen wir die Grade gleich und lösen die resultierende neue Gleichung.
Angenommen, wir erhalten eine Exponentialgleichung der folgenden Form:
Es lohnt sich, die Lösung dieser Gleichung mit einer Analyse der Basis zu beginnen. Die Basen sind unterschiedlich – 2 und 4, aber zum Lösen müssen sie gleich sein, also transformieren wir 4 mit der folgenden Formel –\[ (a^n)^m = a^(nm):\]
Wir ergänzen die ursprüngliche Gleichung:
Nehmen wir es aus Klammern \
Lassen Sie uns \ ausdrücken
Da die Grade gleich sind, verwerfen wir sie:
Antwort: \
Wo kann ich eine Exponentialgleichung mit einem Online-Löser lösen?
Sie können die Gleichung auf unserer Website https://site lösen. Mit einem kostenlosen Online-Löser können Sie die Gleichung lösen online irgendwelche Komplexität in Sekunden. Sie müssen lediglich Ihre Daten in den Solver eingeben. Auf unserer Website können Sie sich auch Videoanleitungen ansehen und erfahren, wie Sie die Gleichung lösen. Und wenn Sie noch Fragen haben, können Sie diese in unserer VKontakte-Gruppe http://vk.com/pocketteacher stellen. Treten Sie unserer Gruppe bei, wir helfen Ihnen gerne weiter.
Exponentialgleichungen sind solche, bei denen die Unbekannte im Exponenten enthalten ist. Die einfachste Exponentialgleichung hat die Form: a x = a b, wobei a > 0, a 1, x unbekannt ist.
Die Haupteigenschaften von Potenzen, mit denen Exponentialgleichungen transformiert werden: a>0, b>0.
Bei der Lösung von Exponentialgleichungen werden zusätzlich folgende Eigenschaften der Exponentialfunktion genutzt: y = a x, a > 0, a1:
Um eine Zahl als Potenz darzustellen, verwenden Sie die grundlegende logarithmische Identität: b = , a > 0, a1, b > 0.
Aufgaben und Tests zum Thema „Exponentialgleichungen“
- Exponentialgleichungen
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- Exponentialgleichungen - Wichtige Themen zur Überprüfung des Einheitlichen Staatsexamens in Mathematik
Aufgaben: 14
- Systeme exponentieller und logarithmischer Gleichungen - Exponentielle und logarithmische Funktionen Klasse 11
Lektionen: 1 Aufgaben: 15 Tests: 1
- §2.1. Exponentialgleichungen lösen
Lektionen: 1 Aufgaben: 27
- §7 Exponentielle und logarithmische Gleichungen und Ungleichungen - Abschnitt 5. Exponentielle und logarithmische Funktionen, Klasse 10
Lektionen: 1 Aufgaben: 17
Um Exponentialgleichungen erfolgreich zu lösen, müssen Sie die grundlegenden Eigenschaften von Potenzen, Eigenschaften der Exponentialfunktion und die grundlegende logarithmische Identität kennen.
Beim Lösen von Exponentialgleichungen werden im Wesentlichen zwei Methoden verwendet:
- Übergang von der Gleichung a f(x) = a g(x) zur Gleichung f(x) = g(x);
- Einführung neuer Linien.
Beispiele.
1. Gleichungen auf das Einfachste reduziert. Sie werden gelöst, indem beide Seiten der Gleichung auf eine Potenz mit derselben Basis reduziert werden.
3 x = 9 x – 2.
Lösung:
3 x = (3 2) x – 2 ;
3 x = 3 2x – 4 ;
x = 2x –4;
x = 4.
Antwort: 4.
2. Gleichungen, die durch Entfernen des gemeinsamen Faktors aus Klammern gelöst werden.
Lösung:
3 x – 3 x – 2 = 24
3 x – 2 (3 2 – 1) = 24
3 x – 2 × 8 = 24
3 x – 2 = 3
x – 2 = 1
x = 3.
Antwort: 3.
3. Gleichungen, die durch eine Variablenänderung gelöst werden.
Lösung:
2 2x + 2 x – 12 = 0
Wir bezeichnen 2 x = y.
y 2 + y – 12 = 0
y 1 = - 4; y2 = 3.
a) 2 x = - 4. Die Gleichung hat keine Lösungen, weil 2 x > 0.
b) 2 x = 3; 2 x = 2 log 2 3 ; x = log 2 3.
Antwort: Protokoll 2 3.
4. Gleichungen, die Potenzen mit zwei verschiedenen (nicht aufeinander reduzierbaren) Basen enthalten.
3 × 2 x + 1 - 2 × 5 x – 2 = 5 x + 2 x – 2.
3× 2 x + 1 – 2 x – 2 = 5 x – 2 × 5 x – 2
2 x – 2 ×23 = 5 x – 2
×23
2 x – 2 = 5 x – 2
(5/2) x– 2 = 1
x – 2 = 0
x = 2.
Antwort: 2.
5. Gleichungen, die bezüglich a x und b x homogen sind.
9 x + 4 x = 2,5 × 6 x.
Lösung:
3 2x – 2,5 × 2 x × 3 x +2 2x = 0 |: 2 2x > 0
(3/2) 2x – 2,5 × (3/2) x + 1 = 0.
Bezeichnen wir (3/2) x = y.
y 2 – 2,5y + 1 = 0,
y 1 = 2; y 2 = ½.
Antwort: log 3/2 2; - Protokoll 3/2 2.