Lecție pentru bacalaureat · Matematică

Ecuații exponențiale și logaritmice

Clasa a X-a

Ideile de bază pe scurt și, unde există, exercițiile din subiectele de BAC care le verifică. Lecția completă, animată, cu grile și exerciții corectate, e în aplicația Tomomi.

Pe scurt

Formulă

Aceeași bază, exponenți egali

Când ambii membri au aceeași bază, egalează exponenții:

af(x)=ag(x)  ⇒  f(x)=g(x),a>0, a≠1a^{f(x)}=a^{g(x)} \;\Rightarrow\; f(x)=g(x), \qquad a>0,\ a\neq 1
Sfat

Scrie numerele ca puteri

Înainte de a egala exponenții, scrie fiecare număr ca putere a aceleiași baze: de exemplu 4=224=2^{2}, 8=238=2^{3}, 27=3327=3^{3}, 125=53125=5^{3}.

Idee

Substituția t egal a la puterea x

Notează t=axt=a^{x} cu t>0t>0. Ecuația devine algebrică în tt; după ce o rezolvi, revii la xx din ax=ta^{x}=t.

Sfat

Aruncă valorile negative ale lui t

Cum ax>0a^{x}>0 mereu, orice rădăcină t≤0t\le 0 se elimină. Doar valorile t>0t>0 produc soluții reale pentru xx.

Formulă

Logaritmul citit ca putere

Un logaritm izolat se transformă direct în putere:

log⁡a(N)=b    ⟺    N=ab,N>0, a>0, a≠1\log_{a}(N)=b \;\iff\; N=a^{b}, \qquad N>0,\ a>0,\ a\neq 1
Sfat

Pune condițiile de existență întâi

Înainte de orice calcul, cere ca argumentul fiecărui logaritm să fie strict pozitiv (și baza >0>0, ≠1\neq 1). La final, păstrează doar soluțiile care respectă aceste condiții.

Formulă

Proprietățile logaritmilor

Cu aceeași bază, condensezi mai mulți logaritmi într-unul singur:

log⁡a(mn)=log⁡am+log⁡an,log⁡amn=log⁡am−log⁡an,log⁡a(mk)=klog⁡am\log_{a}(mn)=\log_{a}m+\log_{a}n, \quad \log_{a}\frac{m}{n}=\log_{a}m-\log_{a}n, \quad \log_{a}(m^{k})=k\log_{a}m
Sfat

Verifică în condiții, nu doar în ecuație

După condensare obții deseori o ecuație de gradul II cu doi candidați. Elimină-l pe cel care încalcă condiția de existență, chiar dacă verifică ecuația condensată.

Din subiectele de BAC

Exerciții reale din subiectele anilor trecuți. Încearcă-le singur înainte să deschizi rezolvarea.

Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația 103⋅10x=10010^{3}\cdot 10^{x} = 100.

Vezi rezolvarea

103⋅10x=103+x10^{3}\cdot 10^{x} = 10^{3 + x} și 100=102100 = 10^{2}, deci ecuația devine 103+x=10210^{3 + x} = 10^{2}. Funcția exponențială fiind injectivă, 3+x=23 + x = 2, deci x=−1x = -1.

Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația log⁡7(1+2x−x2)=log⁡7(3−x)\log_{7}\left(1 + 2x - x^{2}\right) = \log_{7}(3 - x).

Vezi rezolvarea

Funcția logaritmică fiind injectivă, ecuația este echivalentă cu 1+2x−x2=3−x1 + 2x - x^{2} = 3 - x, adică x2−3x+2=0x^{2} - 3x + 2 = 0, cu soluțiile x=1x = 1 și x=2x = 2. Ambele verifică condițiile de existență 1+2x−x2>01 + 2x - x^{2} > 0 și 3−x>03 - x > 0, deci convin.

Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația 73−x=74x−27^{3 - x} = 7^{4x - 2}.

Vezi rezolvarea

Funcția exponențială de bază 77 fiind injectivă, ecuația este echivalentă cu 3−x=4x−23 - x = 4x - 2, adică 5x=55x = 5, deci x=1x = 1.

Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația log⁡2(5x−12)=log⁡2(2x)\log_2 (5x - 12) = \log_2 (2x).

Vezi rezolvarea

Funcția logaritmică este injectivă, deci egalitatea logaritmilor în aceeași bază înseamnă egalitatea argumentelor:

5x−12=2x  ⟺  3x=12  ⟺  x=4.5x - 12 = 2x \;\Longleftrightarrow\; 3x = 12 \;\Longleftrightarrow\; x = 4.

Verificarea condițiilor de existență: pentru x=4x = 4 avem 5x−12=8>05x - 12 = 8 > 0 și 2x=8>02x = 8 > 0, deci soluția convine. Mulțimea soluțiilor este {4}\{4\}.

Toate lecțiile de Matematică

Descarcă

Începe azi. Bacul nu așteaptă.

Descarcă Tomomi pe telefonul copilului tău și pornește perioada de probă gratuită.