Логарифмические уравнения с разностью логарифмов: задачи и решения для 10 класса

Предмет тренажёра: разность логарифмов с одинаковым основанием. Преобразование logaA − logaB = loga(A/B) допустимо лишь при A > 0, B > 0, a > 0, a ≠ 1. После решения обязательно проверяют исходную дробь и оба аргумента.

Содержание статьи8 разделов

Короткая памятка перед тремя сериями

Из logaA(x) − logaB(x) = c получаем A(x)/B(x) = ac, но с исходной ОДЗ. Даже если дробь положительна при двух отрицательных числителе и знаменателе, исходные логарифмы от таких чисел не существуют.

Образец: log2(x + 4) − log2x = 1. ОДЗ x > 0; (x + 4)/x = 2, x = 4. Проверяем log28 − log24 = 3 − 2 = 1.

Серия I — готовый алгоритм: 6 заданий

  1. log3(x + 6) − log3x = 1.
  2. log5(x + 12) − log5x = 1.
  3. log2(x + 6) − log2(x − 2) = 2.
  4. log3(x + 5) − log3(x − 1) = 2.
  5. log2(x − 2) − log2(x + 2) = −1.
  6. log4(x + 9) − log4(x − 3) = 1.

Серия II — ложные корни и особые случаи: 6 заданий

  1. log10(2x + 3) − log10(x + 1) = 0.
  2. log2(x − 4) − log2(x − 1) = 0.
  3. log2(3x) − log2x = log23.
  4. log5(x + 1) − log5(x + 6) = 0.
  5. log3(x + 1) − log3(x − 2) = 1.
  6. log2(x + 1) − log2(2x + 1) = −1.

Серия III — более длинные преобразования: 6 заданий

  1. log2(x − 1) − log2(x + 3) = −2.
  2. log3(2x + 1) − log3(x + 2) = 1.
  3. log2(x + 1) − log2(x − 1) = 3.
  4. log5(x + 4) − log5(x + 2) = 0.
  5. log2(x + 7) − log2(x − 1) = 2.
  6. log2(x + 3) − log2(x + 1) = 1.

Три разобранных затруднения

Первое затруднение — знак результата. Если log2(x − 2) − log2(x + 2) = −1, то частное равно 2−1 = 1/2, а не −2. Следовательно, 2(x − 2) = x + 2 и x = 6. Подстановка: log24 − log28 = 2 − 3 = −1.

Второе затруднение — деление на выражение с неизвестным. В заданиях данного листа знаменатель B(x) положителен по ОДЗ. Поэтому умножение равенства A/B = ac на B законно и не теряет решений. Если B(x) = 0, исходный второй логарифм вообще не определён, и эта точка не рассматривается. Не сокращайте множители до записи ограничений.

Третье затруднение — тождество. Из log2(3x) − log2x = log23 следует 3x/x = 3. Это верно при x > 0, но неверно утверждать «при любом x»: при x = 0 оба логарифма не определены, а при x < 0 аргументы отрицательные. Полный ответ — именно положительная полуось.

Ключ к трём сериям: краткие вычисления и ОДЗ

Номер Ответ Что нужно проверить
I–1 x = 3 x > 0; x + 6 = 3x.
I–2 x = 3 x > 0; x + 12 = 5x.
I–3 x = 14/3 x > 2; x + 6 = 4(x − 2).
I–4 x = 7/4 x > 1; x + 5 = 9(x − 1).
I–5 x = 6 x > 2; 2(x − 2) = x + 2.
I–6 x = 7 x > 3; x + 9 = 4(x − 3).
II–1 нет решений ОДЗ x > −1; 2x + 3 = x + 1 даёт x = −2 вне ОДЗ.
II–2 нет решений ОДЗ x > 4; равенство x − 4 = x − 1 невозможно.
II–3 любое x > 0 3x/x = 3 на ОДЗ, получается тождество.
II–4 нет решений ОДЗ x > −1; x + 1 = x + 6 невозможно.
II–5 x = 7/2 ОДЗ x > 2; x + 1 = 3(x − 2).
II–6 нет решений ОДЗ x > −1/2; 2(x + 1) = 2x + 1 невозможно.
III–1 x = 7/3 x > 1; 4(x − 1) = x + 3.
III–2 нет решений ОДЗ x > −1/2; 2x + 1 = 3(x + 2) даёт −5.
III–3 x = 9/7 ОДЗ x > 1; x + 1 = 8(x − 1).
III–4 нет решений ОДЗ x > −2; x + 4 = x + 2 невозможно.
III–5 x = 11/3 x > 1; x + 7 = 4(x − 1).
III–6 x = 1 x > −1; x + 3 = 2(x + 1).

Маршрут проверки готовой работы

Сначала просмотрите только условия допустимости: для двух линейных аргументов найдите пересечение двух полуосей. Затем сравните полученную дробь со степенью основания. Последним шагом подставьте кандидата в исходную разность: при правильном ответе логарифмы должны существовать и давать именно указанное число. Не пытайтесь заменять разность логарифмом разности аргументов — такой формулы нет.

Упражнения II–1 и III–2 специально дают формальный корень вне ОДЗ; задания II–2 и II–4 дают невозможное числовое равенство; упражнения II–3 — тождество на всей ОДЗ. Эти три исхода нужно различать. Для проверки оценки попросите ученика пояснить причину невозможности: противоречие в преобразованном равенстве и противоречие ОДЗ — разные ошибки.

Разберём, как записывать ответ в случае отсутствия решения. В упражнении II–1 после перехода к частному получается (2x + 3)/(x + 1) = 1, то есть x = −2. Но при этом 2x + 3 = −1 и x + 1 = −1. Частное этих отрицательных чисел положительно, однако оба исходных логарифма не существуют. Отсюда не «корень −2», а «действительных решений нет».

Если в задаче левая часть превращается в log23 и справа записано то же значение, получаем тождество только на исходной области определения. В упражнении II–3 это x > 0; при x = 0 сокращение 3x/x вообще незаконно. Проверяйте всегда не только равенство чисел, но и допустимость каждого логарифма.

Самоконтроль

За каждое задание — по одному баллу за верную ОДЗ, по одному за уравнение без логарифмов и по одному за отбор решения. Всего 54 балла. Если найденный x обращает хотя бы один аргумент в нуль, его обязательно исключают.

Не смешивайте умения: это тренажёр именно по частному аргументов. В уравнениях с суммой вместо деления используется произведение, поэтому механическое применение этого правила приведёт к другой задаче.

Поделиться

Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым