Exempel:
\(4^x=32\)
\(5^(2x-1)-5^(2x-3)=4,8\)
\((\sqrt(7))^(2x+2)-50\cdot(\sqrt(7))^(x)+7=0\)
Hur man löser exponentiella ekvationer
När vi löser en exponentiell ekvation strävar vi efter att få den till formen \(a^(f(x))=a^(g(x))\), och gör sedan övergången till exponenternas likhet, det vill säga:
\(a^(f(x))=a^(g(x))\) \(⇔\) \(f(x)=g(x)\)
Till exempel:\(2^(x+1)=2^2\) \(⇔\) \(x+1=2\)
Viktig! Från samma logik följer två krav för en sådan övergång:
- nummer in vänster och höger ska vara samma;
- graderna till vänster och höger måste vara "rena", det vill säga det ska inte finnas någon multiplikation, division osv.
Till exempel:
För att reducera ekvationen till formen \(a^(f(x))=a^(g(x))\) och används.
Exempel
. Lös exponentialekvationen \(\sqrt(27)·3^(x-1)=((\frac(1)(3)))^(2x)\)
Lösning:
\(\sqrt(27)·3^(x-1)=((\frac(1)(3)))^(2x)\) |
Vi vet att \(27 = 3^3\). Med hänsyn till detta omvandlar vi ekvationen. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(\sqrt(3^3)·3^(x-1)=((\frac(1)(3)))^(2x)\) |
Genom egenskapen för roten \(\sqrt[n](a)=a^(\frac(1)(n))\) får vi att \(\sqrt(3^3)=((3^3) )^( \frac(1)(2))\). Därefter, genom att använda egenskapen grad \((a^b)^c=a^(bc)\), får vi \(((3^3))^(\frac(1)(2))=3^ (3 \ cdot \frac(1)(2))=3^(\frac(3)(2))\). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(3^(\frac(3)(2))\cdot 3^(x-1)=(\frac(1)(3))^(2x)\) |
Vi vet också att \(a^b·a^c=a^(b+c)\). Om vi applicerar detta på vänster sida får vi: \(3^(\frac(3)(2))·3^(x-1)=3^(\frac(3)(2)+ x-1)= 3^ (1,5 + x-1)=3^(x+0,5)\). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(3^(x+0,5)=(\frac(1)(3))^(2x)\) |
Kom nu ihåg att: \(a^(-n)=\frac(1)(a^n)\). Denna formel kan också användas i motsatt riktning: \(\frac(1)(a^n) =a^(-n)\). Sedan \(\frac(1)(3)=\frac(1)(3^1) =3^(-1)\). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(3^(x+0,5)=(3^(-1))^(2x)\) |
Genom att applicera egenskapen \((a^b)^c=a^(bc)\) på höger sida får vi: \((3^(-1))^(2x)=3^((-1) 2x) =3^(-2x)\). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\(3^(x+0,5)=3^(-2x)\) |
Och nu är våra baser lika och det finns inga störande koefficienter osv. Så vi kan göra omställningen. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Exempel
. Lös exponentialekvationen \(4^(x+0,5)-5 2^x+2=0\)
Svar : \(-1; 1\). Frågan kvarstår - hur ska man förstå när man ska använda vilken metod? Detta kommer med erfarenhet. Tills du får det, använd det allmän rekommendation att lösa komplexa problem - "om du inte vet vad du ska göra, gör vad du kan." Det vill säga, leta efter hur du i princip kan transformera ekvationen, och försök göra det - tänk om vad händer? Huvudsaken är att endast göra matematiskt baserade transformationer. Exponentiella ekvationer utan lösningarLåt oss titta på ytterligare två situationer som ofta förvirrar elever: Låt oss försöka lösa med brute force. Om x är ett positivt tal, kommer hela potensen \(2^x\) bara att öka när x växer: \(x=1\); \(2^1=2\) \(x=0\); \(2^0=1\) Även av. Negativa X finns kvar. När vi kommer ihåg egenskapen \(a^(-n)=\frac(1)(a^n)\), kontrollerar vi: \(x=-1\); \(2^(-1)=\frac(1)(2^1) =\frac(1)(2)\) Trots att antalet blir mindre för varje steg kommer det aldrig att nå noll. Så den negativa graden räddade oss inte. Vi kommer till en logisk slutsats: Ett positivt tal i någon grad förblir ett positivt tal.Båda ekvationerna ovan har alltså inga lösningar. Exponentiella ekvationer med olika baserI praktiken möter vi ibland exponentiella ekvationer med av olika skäl, inte reducerbara till varandra, och samtidigt med samma exponenter. De ser ut så här: \(a^(f(x))=b^(f(x))\), där \(a\) och \(b\) är positiva tal. Till exempel: \(7^(x)=11^(x)\) Sådana ekvationer kan enkelt lösas genom att dividera med någon av ekvationens sidor (vanligtvis dividerat med höger sida, det vill säga med \(b^(f(x))\). Du kan dividera på detta sätt eftersom ett positivt tal är positiv till vilken makt som helst (det vill säga vi dividerar inte med noll). \(\frac(a^(f(x)))(b^(f(x)))\) \(=1\) Exempel
. Lös exponentialekvationen \(5^(x+7)=3^(x+7)\)
Svar : \(-7\). Ibland är "likheten" hos exponenter inte uppenbar, men skicklig användning av exponenternas egenskaper löser detta problem. Exempel
. Lös exponentialekvationen \(7^( 2x-4)=(\frac(1)(3))^(-x+2)\)
Svar : \(2\). |
Vad är en exponentiell ekvation? Exempel.
Så, en exponentiell ekvation... En ny unik utställning i vår allmänna utställning av en mängd olika ekvationer!) Som nästan alltid är fallet är nyckelordet för varje ny matematisk term motsvarande adjektiv som kännetecknar den. Så det är här. Nyckelord i termen "exponentiell ekvation" är ordet "indikativ". Vad betyder det? Detta ord betyder att det okända (x) finns vad gäller eventuella grader. Och bara där! Detta är oerhört viktigt.
Till exempel dessa enkla ekvationer:
3 x +1 = 81
5 x + 5 x +2 = 130
4 2 2 x -17 2 x +4 = 0
Eller till och med dessa monster:
2 sin x = 0,5
Var genast uppmärksam på en viktig sak: skäl grader (botten) – bara siffror. Men i indikatorer grader (ovan) - en mängd olika uttryck med ett X. Absolut vilken som helst.) Allt beror på den specifika ekvationen. Om x plötsligt förekommer någon annanstans i ekvationen, förutom indikatorn (säg, 3 x = 18 + x 2), så kommer en sådan ekvation redan att vara en ekvation blandad typ. Sådana ekvationer har inga tydliga regler för att lösa dem. Därför i denna lektion vi kommer inte att överväga dem. Till elevernas glädje.) Här kommer vi endast att betrakta exponentiella ekvationer i deras "rena" form.
Generellt sett kan inte alla och inte alltid ens rena exponentialekvationer lösas tydligt. Men bland all den rika mångfalden exponentiella ekvationer Det finns vissa typer som kan och bör åtgärdas. Det är dessa typer av ekvationer som vi kommer att överväga. Och vi kommer definitivt att lösa exemplen.) Så låt oss bli bekväma och iväg! Precis som i dator-"shooters" kommer vår resa att ske genom nivåer.) Från elementärt till enkelt, från enkelt till genomsnittligt och från genomsnittligt till komplext. Längs vägen kommer också en hemlig nivå att vänta på dig - tekniker och metoder för att lösa icke-standardiserade exempel. De som du inte kommer att läsa om i de flesta skolböcker... Tja, och i slutet väntar naturligtvis en sista chef på dig i form av läxor.)
Nivå 0. Vilken är den enklaste exponentiella ekvationen? Lösa enkla exponentialekvationer.
Låt oss först titta på några uppriktiga elementära saker. Man måste börja någonstans, eller hur? Till exempel denna ekvation:
2 x = 2 2
Även utan några teorier, enligt enkel logik och sunt förnuft Det är tydligt att x = 2. Det finns inget annat sätt, eller hur? Ingen annan betydelse av X är lämplig... Och låt oss nu vända oss till protokoll över beslut denna coola exponentiella ekvation:
2 x = 2 2
X = 2
Vad hände med oss? Och följande hände. Vi tog det faktiskt och... slängde helt enkelt ut samma baser (tvåor)! Helt utkastad. Och de goda nyheterna är att vi träffar tjuren!
Ja, faktiskt, om det finns vänster och höger i en exponentiell ekvation identisk tal i valfri potens, då kan dessa tal kasseras och helt enkelt likställa exponenterna. Matematik tillåter.) Och då kan man arbeta separat med indikatorerna och lösa en mycket enklare ekvation. Bra, eller hur?
Här är nyckelidén för att lösa vilken som helst (ja, exakt vilken som helst!) exponentiell ekvation: med identiska transformationer är det nödvändigt att se till att vänster och höger sida av ekvationen är identisk bastal i olika potenser. Och då kan du säkert ta bort samma baser och likställa exponenterna. Och arbeta med en enklare ekvation.
Låt oss nu komma ihåg järn regel: det är möjligt att ta bort identiska baser om och endast om talen till vänster och höger om ekvationen har bastal i fantastisk isolering.
Vad betyder det, i strålande isolering? Detta innebär utan några grannar och koefficienter. Låt mig förklara.
Till exempel i Ekv.
3 3 x-5 = 3 2 x +1
Treor kan inte tas bort! Varför? För till vänster har vi inte bara en ensam trea till den grad, men arbete 3·3 x-5 . Ytterligare tre stör: koefficienten förstår du.)
Detsamma kan sägas om ekvationen
5 3 x = 5 2 x +5 x
Även här är alla baser likadana – fem. Men till höger har vi inte en enda potens av fem: det finns en summa av potenser!
Kort sagt, vi har rätt att ta bort identiska baser endast när vår exponentiella ekvation ser ut så här och bara så här:
af (x) = ett g (x)
Denna typ av exponentiell ekvation kallas det enklaste. Eller, vetenskapligt, kanonisk . Och oavsett vilken krystad ekvation vi har framför oss kommer vi på ett eller annat sätt att reducera den till just denna enklaste (kanoniska) form. Eller, i vissa fall, att helhet ekvationer av denna typ. Då kan vår enklaste ekvation skrivas som allmän syn skriv om det så här:
F(x) = g(x)
Det är allt. Detta skulle vara en likvärdig konvertering. I det här fallet kan f(x) och g(x) vara absolut alla uttryck med ett x. Vad som helst.
Kanske kommer en särskilt nyfiken student att undra: varför i hela friden kastar vi så enkelt och enkelt bort samma baser till vänster och höger och likställer exponenterna? Intuition är intuition, men tänk om, i någon ekvation och av någon anledning, detta tillvägagångssätt visar sig vara felaktigt? Är det alltid lagligt att kasta ut samma grunder? Tyvärr, för ett rigoröst matematiskt svar på denna intressanta fråga, måste du dyka ganska djupt och seriöst in i den allmänna teorin om funktioners struktur och beteende. Och lite mer specifikt – i fenomenet strikt monotoni. I synnerhet strikt monotoni exponentiell funktiony= ett x. Eftersom det är exponentialfunktionen och dess egenskaper som ligger till grund för lösningen av exponentiella ekvationer, ja.) Ett detaljerat svar på denna fråga kommer att ges i en separat speciallektion tillägnad att lösa komplexa icke-standardiserade ekvationer med hjälp av monotoniteten hos olika funktioner.)
Att förklara denna punkt i detalj nu skulle bara förvirra den genomsnittliga studenten och skrämma bort honom i förväg med en torr och tung teori. Jag kommer inte att göra det här.) Eftersom vår huvudsakliga uppgift för tillfället är lär dig att lösa exponentialekvationer! De enklaste! Låt oss därför inte oroa oss ännu och djärvt kasta ut samma skäl. Detta Burk, ta mitt ord för det!) Och så löser vi ekvivalentekvationen f(x) = g(x). Som regel enklare än den ursprungliga exponentialen.
Det antas förstås att folk redan vet hur man löser åtminstone , och ekvationer, utan x i exponenter.) För den som fortfarande inte vet hur, stäng gärna denna sida, följ de relevanta länkarna och fyll i de gamla luckorna. Annars får du det jobbigt, ja...
Jag pratar inte om irrationella, trigonometriska och andra brutala ekvationer som också kan dyka upp i processen att eliminera grunderna. Men var inte orolig, vi kommer inte att överväga direkt grymhet i termer av grader för nu: det är för tidigt. Vi tränar bara på de enklaste ekvationerna.)
Låt oss nu titta på ekvationer som kräver ytterligare ansträngning för att reducera dem till det enklaste. För skillnadens skull, låt oss kalla dem enkla exponentiella ekvationer. Så låt oss gå till nästa nivå!
Nivå 1. Enkla exponentialekvationer. Låt oss känna igen graderna! Naturliga indikatorer.
Nyckelreglerna för att lösa exponentiella ekvationer är regler för hantering av examina. Utan dessa kunskaper och färdigheter kommer ingenting att fungera. Tyvärr. Så om det är problem med examina så är du först välkommen. Dessutom kommer vi också att behöva . Dessa transformationer (två av dem!) är grunden för att lösa alla matematiska ekvationer i allmänhet. Och inte bara demonstrativa. Så, den som har glömt, ta en titt på länken: Jag lägger dem inte bara där.
Men enbart verksamhet med befogenheter och identitetsförvandlingar räcker inte. Personlig observation och uppfinningsrikedom krävs också. Vi behöver samma skäl, eller hur? Så vi undersöker exemplet och letar efter dem i en explicit eller förtäckt form!
Till exempel denna ekvation:
3 2 x – 27 x +2 = 0
Första titt på grunder. De är... olika! Tre och tjugosju. Men det är för tidigt för panik och förtvivlan. Det är dags att komma ihåg det
27 = 3 3
Nummer 3 och 27 är släktingar! Och närstående.) Därför har vi all rätt skriva ner:
27 x +2 = (3 3) x+2
Låt oss nu koppla vår kunskap om åtgärder med grader(och jag varnade dig!). Det finns en mycket användbar formel där:
(a m) n = a mn
Om du nu sätter igång det, fungerar det utmärkt:
27 x +2 = (3 3) x+2 = 3 3(x +2)
Det ursprungliga exemplet ser nu ut så här:
3 2 x – 3 3(x +2) = 0
Jättebra, gradernas grunder har planat ut. Det var vad vi ville. Halva striden är klar.) Nu startar vi den grundläggande identitetstransformationen - flytta 3 3(x +2) åt höger. Ingen har avbrutit matematikens elementära operationer, ja.) Vi får:
3 2 x = 3 3 (x +2)
Vad ger den här typen av ekvationer oss? Och det faktum att nu är vår ekvation reducerad till kanonisk form: vänster och höger stativ samma siffror(tre) i grader. Dessutom befinner sig båda tre i utmärkt isolering. Ta gärna bort trippeln och få:
2x = 3(x+2)
Vi löser detta och får:
X = -6
Det är det. Detta är det korrekta svaret.)
Låt oss nu tänka på lösningen. Vad räddade oss i detta exempel? Kunskapen om tres krafter räddade oss. Hur exakt? Vi identifieras nummer 27 innehåller en krypterad trea! Detta trick (som kodar samma bas under olika siffror) är ett av de mest populära i exponentiella ekvationer! Om det inte är det mest populära. Ja, och på samma sätt förresten. Det är därför observation och förmågan att känna igen potenser för andra tal i tal är så viktiga i exponentiella ekvationer!
Praktiska råd:
Du måste känna till krafterna hos populära siffror. I ansiktet!
Naturligtvis kan vem som helst höja två till sjunde potens eller tre till femte potens. Inte i mina tankar, men åtminstone i ett utkast. Men i exponentiella ekvationer är det mycket oftare nödvändigt att inte höja till en potens, utan tvärtom, att ta reda på vilket nummer och till vilken makt som döljs bakom talet, säg 128 eller 243. Och detta är mer komplicerat än att bara höja, kommer du att hålla med. Känn skillnaden, som man säger!
Eftersom förmågan att erkänna examina personligen kommer att vara användbar inte bara på den här nivån, utan även på nästa, är här en liten uppgift för dig:
Bestäm vilka potenser och vilka siffror talen är:
4; 8; 16; 27; 32; 36; 49; 64; 81; 100; 125; 128; 216; 243; 256; 343; 512; 625; 729; 1024.
Svar (slumpmässigt förstås):
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! Bli inte förvånad över att det finns fler svar än uppgifter. Till exempel är 2 8, 4 4 och 16 2 alla 256.
Nivå 2. Enkla exponentialekvationer. Låt oss känna igen graderna! Negativa och fraktionerade indikatorer.
På den här nivån använder vi redan vår kunskap om examina på till fullo. Vi involverar nämligen negativa och bråkdelar i denna fascinerande process! Ja, ja! Vi måste öka vår makt, eller hur?
Till exempel denna hemska ekvation:
Återigen är den första anblicken på grunderna. Anledningarna är olika! Och den här gången inte ens på avstånd liknande vän på en vän! 5 och 0,04... Och för att eliminera baserna behövs samma... Vad ska man göra?
Det är okej! Faktum är att allt är sig likt, det är bara att kopplingen mellan femman och 0,04 är visuellt dåligt synlig. Hur kan vi komma ut? Låt oss gå vidare till talet 0,04 som ett vanligt bråk! Och sedan, du förstår, kommer allt att ordna sig.)
0,04 = 4/100 = 1/25
Wow! Det visar sig att 0,04 är 1/25! Tja, vem hade trott!)
Så hur? Är det nu lättare att se sambandet mellan siffrorna 5 och 1/25? Det är det...
Och nu enligt reglerna för åtgärder med grader med negativ indikator Du kan skriva med en stadig hand:
Det är jättebra. Så vi kom till samma bas - fem. Nu ersätter vi det obekväma talet 0,04 i ekvationen med 5 -2 och får:
Återigen, enligt reglerna för operationer med examina, kan vi nu skriva:
(5 -2) x -1 = 5 -2(x -1)
För säkerhets skull påminner jag er (ifall någon inte vet) att de grundläggande reglerna för hantering av examina gäller för några indikatorer! Inklusive för negativa.) Så ta och multiplicera indikatorerna (-2) och (x-1) med motsvarande regel. Vår ekvation blir bättre och bättre:
Alla! Förutom ensamma femmor finns det inget annat i krafterna till vänster och höger. Ekvationen reduceras till kanonisk form. Och sedan - längs det räfflade spåret. Vi tar bort femmorna och likställer indikatorerna:
x 2 –6 x+5=-2(x-1)
Exemplet är nästan löst. Allt som återstår är grundskolans matematik - öppna (korrekt!) parenteserna och samla allt till vänster:
x 2 –6 x+5 = -2 x+2
x 2 –4 x+3 = 0
Vi löser detta och får två rötter:
x 1 = 1; x 2 = 3
Det är allt.)
Låt oss nu tänka om. I i detta exempel vi var återigen tvungna att känna igen samma nummer i olika grad! Nämligen att se en krypterad femma i siffran 0,04. Och den här gången - in negativ grad! Hur gjorde vi detta? Rätt av stapeln - inget sätt. Men efter att ha flyttat från decimalbråket 0,04 till det vanliga bråket 1/25 blev allt klart! Och sedan gick hela beslutet som på räls.)
Därför ytterligare ett grönt praktiskt råd.
Om en exponentiell ekvation innehåller decimalbråk, så går vi från decimalbråk till vanliga bråk. Det är mycket lättare att känna igen krafter av många populära tal i bråktal! Efter igenkänning går vi från bråk till potenser med negativa exponenter.
Tänk på att detta trick förekommer väldigt, väldigt ofta i exponentiella ekvationer! Men personen är inte med i ämnet. Han tittar till exempel på siffrorna 32 och 0,125 och blir upprörd. Utan att han vet är detta en och samma två, bara i olika grader... Men du är redan insatt!)
Lös ekvationen:
I! Det ser ut som tyst skräck... Skenet bedrar dock. Detta är den enklaste exponentiella ekvationen, trots dess skrämmande utseende. Och nu ska jag visa det för dig.)
Låt oss först titta på alla siffror i baserna och koefficienterna. De är förstås olika, ja. Men vi kommer ändå att ta en risk och försöka göra dem identisk! Låt oss försöka komma till samma antal i olika makter. Dessutom är siffrorna helst så små som möjligt. Så låt oss börja avkoda!
Tja, med de fyra är allt omedelbart klart - det är 2 2. Så det är redan något.)
Med en bråkdel av 0,25 – det är fortfarande oklart. Måste kolla. Låt oss använda praktiska råd - gå från ett decimalbråk till ett vanligt bråktal:
0,25 = 25/100 = 1/4
Redan mycket bättre. För nu syns det tydligt att 1/4 är 2 -2. Bra, och siffran 0,25 är också besläktad med två.)
Så långt så bra. Men det värsta antalet av alla kvarstår - kvadratroten ur två! Vad ska man göra med denna paprika? Kan det också representeras som en tvåpotens? Och vem vet...
Nåväl, låt oss dyka ner i vår skattkammare av kunskap om examina igen! Den här gången kopplar vi dessutom ihop vår kunskap om rötter. Från 9:e årskursen borde du och jag ha lärt oss att vilken rot som helst, om så önskas, alltid kan förvandlas till en examen med en bråkindikator.
Så här:
I vårt fall:
Wow! Det visar sig att kvadratroten ur två är 2 1/2. Det är det!
Det är jättebra! Alla våra obekväma nummer visade sig faktiskt vara en krypterad tvåa.) Jag argumenterar inte, någonstans mycket sofistikerat krypterad. Men vi förbättrar också vår professionalitet när det gäller att lösa sådana chiffer! Och då är allt redan uppenbart. I vår ekvation ersätter vi talen 4, 0,25 och roten av två med två potenser:
Alla! Grunderna för alla grader i exemplet blev desamma - två. Och nu används standardåtgärder med grader:
en mett n = en m + n
a m:a n = a m-n
(a m) n = a mn
För vänster sida får du:
2 -2 ·(2 2) 5 x -16 = 2 -2+2(5 x -16)
För högersidan blir det:
Och nu ser vår onda ekvation ut så här:
För dem som inte har listat ut exakt hur denna ekvation kom till, då handlar frågan här inte om exponentiella ekvationer. Frågan handlar om handlingar med examina. Jag bad dig att snarast upprepa det för dem som har problem!
Här är målgången! Den kanoniska formen av exponentiella ekvationen har erhållits! Så hur? Har jag övertygat dig om att allt inte är så läskigt? ;) Vi tar bort tvåorna och likställer indikatorerna:
Allt som återstår är att lösa denna linjära ekvation. Hur? Med hjälp av identiska transformationer, förstås.) Bestäm vad som händer! Multiplicera båda sidor med två (för att ta bort bråket 3/2), flytta termerna med X till vänster, utan X till höger, ta med liknande, räkna - och du kommer att vara nöjd!
Allt ska bli vackert:
X=4
Låt oss nu tänka på lösningen igen. I det här exemplet fick vi hjälp av övergången från kvadratrot Till grad med exponent 1/2. Dessutom var det bara en sådan listig förvandling som hjälpte oss att nå samma bas (två) överallt, vilket räddade situationen! Och om inte för det, då skulle vi ha alla möjligheter att frysa för alltid och aldrig klara av det här exemplet, ja...
Därför försummar vi inte nästa praktiska råd:
Om en exponentiell ekvation innehåller rötter, så går vi från rötter till potenser med bråkexponenter. Mycket ofta klargör bara en sådan omvandling den ytterligare situationen.
Naturligtvis är negativa och bråkdelar redan mycket mer komplexa än naturliga krafter. Åtminstone ur synvinkeln av visuell perception och, särskilt, igenkänning från höger till vänster!
Det är klart att det inte är så stort problem att direkt höja till exempel två till -3 eller fyra till -3/2. För de som vet.)
Men gå, till exempel, inse det direkt
0,125 = 2 -3
Eller
Här är det bara övning och rik erfarenhet som styr, ja. Och naturligtvis tydlig presentation, Vad är en negativ och bråkdelgrad? Och även praktiska råd! Ja, ja, samma grön.) Jag hoppas att de fortfarande kommer att hjälpa dig att bättre navigera i alla olika grader och avsevärt öka dina chanser att lyckas! Så låt oss inte försumma dem. Jag är inte förgäves grön Jag skriver ibland.)
Men om ni lär känna varandra även med sådana exotiska krafter som negativa och bråkdelar, så kommer era möjligheter att lösa exponentiella ekvationer att expandera enormt, och ni kommer att kunna hantera nästan alla typer av exponentiella ekvationer. Tja, om inte några, så 80 procent av alla exponentiella ekvationer – helt klart! Ja, ja, jag skämtar inte!
Så vår första del av vår introduktion till exponentiella ekvationer har kommit till sin logiska slutsats. Och som ett mellanpass föreslår jag traditionellt att du gör lite självreflektion.)
Uppgift 1.
För att mina ord om att dechiffrera negativa och bråkdelar inte ska gå förgäves, föreslår jag att du spelar ett litet spel!
Uttryck siffror som tvåpotenser:
Svar (i oordning):
Fungerade det? Stor! Sedan gör vi ett stridsuppdrag - vi löser de enklaste och enklaste exponentiella ekvationerna!
Uppgift 2.
Lös ekvationerna (alla svar är en enda röra!):
5 2x-8 = 25
2 5x-4 – 16 x+3 = 0
Svar:
x = 16
x 1 = -1; x 2 = 2
x = 5
Fungerade det? Det är faktiskt mycket enklare!
Då löser vi nästa spel:
(2 x +4) x -3 = 0,5 x 4 x -4
35 1-x = 0,2 - x ·7 x
Svar:
x 1 = -2; x 2 = 2
x = 0,5
x 1 = 3; x 2 = 5
Och dessa exempel är ett kvar? Stor! Du växer! Här är några fler exempel för dig att snacka på:
Svar:
x = 6
x = 13/31
x = -0,75
x 1 = 1; x 2 = 8/3
Och är detta bestämt? Nåväl, respekt! Jag tar av hatten.) Detta betyder att lektionen inte var förgäves, och den initiala nivån för att lösa exponentiella ekvationer kan anses vara framgångsrik. Nästa nivåer och mer komplexa ekvationer ligger framför dig! Och nya tekniker och tillvägagångssätt. Och icke-standardiserade exempel. Och nya överraskningar.) Allt detta är i nästa lektion!
Gick något fel? Det betyder att problemen med största sannolikhet finns i . Eller i. Eller båda på en gång. Jag är maktlös här. Jag kan återigen bara föreslå en sak - var inte lat och följ länkarna.)
Fortsättning följer.)
Belgorod State University
AVDELNING algebra, talteori och geometri
Ämne: Exponentiella potensekvationer och ojämlikheter.
Avhandling student vid fakulteten för fysik och matematik
Vetenskaplig handledare:
______________________________
Granskare: __________________________________________
________________________
Belgorod. 2006
Introduktion | 3 | ||
Ämne jag. | Analys av litteratur om forskningsämnet. | ||
Ämne II. | Funktioner och deras egenskaper som används för att lösa exponentiella ekvationer och olikheter. | ||
I.1. | Power funktion och dess egenskaper. | ||
I.2. | Exponentialfunktion och dess egenskaper. | ||
Ämne III. | Lösa exponentiella potensekvationer, algoritm och exempel. | ||
Ämne IV. | Lösning av exponentiella ojämlikheter, lösningsplan och exempel. | ||
Ämne V. | Erfarenhet av att hålla klasser med skolbarn om ämnet: "Lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter." | ||
V. 1. | Utbildningsmaterial. | ||
V. 2. | Problem för oberoende lösning. | ||
Slutsats. | Slutsatser och förslag. | ||
Lista över begagnad litteratur. | |||
Ansökningar |
Introduktion.
"...glädjen att se och förstå..."
A. Einstein.
I detta arbete försökte jag förmedla min erfarenhet av att arbeta som matematiklärare, för att åtminstone till viss del förmedla min inställning till dess undervisning – en mänsklig strävan där båda förvånansvärt flätas samman. matematisk vetenskap, och pedagogik, och didaktik, och psykologi och till och med filosofi.
Jag fick möjligheten att arbeta med barn och akademiker, med barn vid polerna för intellektuell utveckling: de som var registrerade hos en psykiater och som verkligen var intresserade av matematik
Jag fick möjlighet att lösa många metodproblem. Jag ska försöka prata om de som jag lyckades lösa. Men ännu fler misslyckades, och även i de som verkar vara lösta uppstår nya frågor.
Men ännu viktigare än själva upplevelsen är lärarens reflektioner och tvivel: varför är det exakt så här, denna upplevelse?
Och sommaren är annorlunda nu, och utvecklingen av utbildning har blivit mer intressant. "Under the Jupiters" är idag inte ett sökande efter ett mytiskt optimalt system för att lära ut "alla och allt", utan barnet självt. Men då - av nödvändighet - läraren.
I skolkurs algebra och början av analys, årskurs 10 - 11, med klara Unified State Exam per kurs gymnasiet och på inträdesprov till universitet finns det ekvationer och ojämlikheter som innehåller en okänd i basen och exponenterna - dessa är exponentiella ekvationer och ojämlikheter.
De får lite uppmärksamhet i skolan, det finns praktiskt taget inga uppgifter om detta ämne i läroböcker. Men att behärska tekniken för att lösa dem, verkar det för mig, är mycket användbart: det ökar mentala och kreativitet studenter öppnar sig helt nya horisonter inför oss. När de löser problem får eleverna de första färdigheterna forskningsarbete, deras matematiska kultur berikas, deras förmågor till logiskt tänkande. Skolbarn utvecklar sådana personlighetsegenskaper som beslutsamhet, målsättning och oberoende, vilket kommer att vara användbart för dem senare i livet. Och det finns även upprepning, expansion och djup assimilering av utbildningsmaterial.
Jag började arbeta med detta ämne för min avhandling genom att skriva mina kurser. Under loppet av vilken jag djupgående studerade och analyserade den matematiska litteraturen om detta ämne, identifierade jag den mest lämpliga metoden för att lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter.
Det ligger i det faktum att utöver det allmänt accepterade tillvägagångssättet när man löser exponentiella ekvationer (basen tas större än 0) och när man löser samma olikheter (basen tas större än 1 eller större än 0, men mindre än 1) , fall beaktas också när baserna är negativa, lika med 0 och 1.
Analys av skriftligt tentamen studenter visar att bristen på bevakning av frågan om negativt värde argumentet för den exponentiella funktionen i skolböcker orsakar dem ett antal svårigheter och leder till fel. Och de har också problem i det skede att systematisera de erhållna resultaten, där, på grund av övergången till en ekvation - en konsekvens eller en ojämlikhet - en konsekvens, kan främmande rötter uppstå. För att eliminera fel använder vi ett test som använder den ursprungliga ekvationen eller olikheten och en algoritm för att lösa exponentiella ekvationer, eller en plan för att lösa exponentiella olikheter.
För att eleverna ska klara slut- och inträdesproven tror jag att det är nödvändigt att ägna mer uppmärksamhet åt att lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter i klasser, eller dessutom i valfria och klubbar.
Således ämne , min avhandling definieras enligt följande: "Exponentiella potensekvationer och ojämlikheter."
Mål av detta arbete är:
1. Analysera litteraturen om detta ämne.
2. Ge en fullständig analys av lösningen av exponentiella ekvationer och ojämlikheter.
3. Ge ett tillräckligt antal exempel av olika typer om detta ämne.
4. Kontrollera i klasser, valfria och klubbklasser hur de föreslagna metoderna för att lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter kommer att uppfattas. Ge lämpliga rekommendationer för att studera detta ämne.
Ämne Vår forskning är att utveckla en metodik för att lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter.
Syftet och ämnet för studien krävde att man skulle lösa följande problem:
1. Studera litteraturen om ämnet: "Exponentiella potensekvationer och ojämlikheter."
2. Behärska teknikerna för att lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter.
3. Välj träningsmaterial och utveckla ett system med övningar på olika nivåer om ämnet: "Lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter."
Under examensarbetet analyserades mer än 20 artiklar om användningen av olika metoder för att lösa exponentiella ekvationer och ojämlikheter. Härifrån får vi.
Uppsatsplan:
Introduktion.
Kapitel I. Analys av litteratur om forskningsämnet.
Kapitel II. Funktioner och deras egenskaper som används för att lösa exponentiella ekvationer och olikheter.
II.1. Power funktion och dess egenskaper.
II.2. Exponentialfunktion och dess egenskaper.
Kapitel III. Lösa exponentiella potensekvationer, algoritm och exempel.
Kapitel IV. Lösning av exponentiella ojämlikheter, lösningsplan och exempel.
Kapitel V. Erfarenhet av att hålla klasser med skolbarn om detta ämne.
1. Utbildningsmaterial.
2. Uppgifter för oberoende lösning.
Slutsats. Slutsatser och förslag.
Lista över begagnad litteratur.
Kapitel I analyserar litteraturen
Lösa exponentiella ekvationer. Exempel.
Uppmärksamhet!
Det finns ytterligare
material i specialavdelning 555.
För dem som är väldigt "inte särskilt..."
Och för dem som "mycket...")
Vad har hänt exponentiell ekvation? Detta är en ekvation där de okända (x) och uttryck med dem finns med indikatorer några grader. Och bara där! Detta är viktigt.
Varsågod exempel på exponentiella ekvationer:
3 x 2 x = 8 x+3
Var uppmärksam! I grunderna för grader (nedan) - bara siffror. I indikatorer grader (ovan) - en mängd olika uttryck med ett X. Om plötsligt ett X dyker upp i ekvationen någon annanstans än en indikator, till exempel:
detta kommer redan att vara en ekvation av blandad typ. Sådana ekvationer har inga tydliga regler för att lösa dem. Vi kommer inte att överväga dem för närvarande. Här kommer vi att ta itu med lösa exponentiella ekvationer i sin renaste form.
Faktum är att inte ens rena exponentiella ekvationer alltid löses tydligt. Men det finns vissa typer av exponentiella ekvationer som kan och bör lösas. Det är dessa typer vi kommer att överväga.
Lösa enkla exponentialekvationer.
Låt oss först lösa något väldigt grundläggande. Till exempel:
Även utan några teorier, genom ett enkelt urval är det tydligt att x = 2. Inget mer, eller hur!? Inget annat värde på X fungerar. Låt oss nu titta på lösningen på denna knepiga exponentiella ekvation:
Vad har vi gjort? Vi, faktiskt, helt enkelt kastade ut samma baser (trippel). Helt utkastad. Och de goda nyheterna är att vi slår huvudet på spiken!
Ja, om det finns vänster och höger i en exponentiell ekvation identisk tal i valfri potens kan dessa tal tas bort och exponenterna kan utjämnas. Matematik tillåter. Det återstår att lösa en mycket enklare ekvation. Bra, eller hur?)
Men låt oss komma ihåg: Du kan bara ta bort baser när basnumren till vänster och höger är i utmärkt isolering! Utan några grannar och koefficienter. Låt oss säga i ekvationerna:
2 x +2 x+1 = 2 3, eller
tvåor kan inte tas bort!
Jo, vi har bemästrat det viktigaste. Hur man går från onda exponentiella uttryck till enklare ekvationer.
"Det är tiderna!" - säger du. "Vem skulle ge en så primitiv lektion om prov och tentor!?"
Jag måste hålla med. Ingen kommer att göra det. Men nu vet du vart du ska sikta när du löser knepiga exempel. Det är nödvändigt att ta det till den form där samma basnummer är till vänster och till höger. Då blir allt lättare. Egentligen är detta en klassiker inom matematik. Vi tar det ursprungliga exemplet och omvandlar det till det önskade oss sinne. Enligt matematikens regler förstås.
Låt oss titta på exempel som kräver lite extra ansträngning för att reducera dem till det enklaste. Låt oss ringa dem enkla exponentiella ekvationer.
Lösa enkla exponentialekvationer. Exempel.
Vid lösning av exponentiella ekvationer är huvudreglerna åtgärder med grader. Utan kunskap om dessa handlingar kommer ingenting att fungera.
Till handlingar med grader måste man lägga personlig observation och uppfinningsrikedom. Behöver vi samma bastal? Så vi letar efter dem i exemplet i explicit eller krypterad form.
Låt oss se hur detta går till i praktiken?
Låt oss ge ett exempel:
2 2x - 8 x+1 = 0
Den första skarpa titten är på grunder. De... De är olika! Två och åtta. Men det är för tidigt att bli avskräckt. Det är dags att komma ihåg det
Två och åtta är släkt i grad.) Det är fullt möjligt att skriva:
8 x+1 = (2 3) x+1
Om vi minns formeln från operationer med grader:
(a n) m = a nm ,
det här går jättebra:
8 x+1 = (2 3) x+1 = 2 3(x+1)
Det ursprungliga exemplet började se ut så här:
2 2x - 2 3(x+1) = 0
Vi överför 2 3 (x+1) till höger (ingen har avbrutit matematikens elementära operationer!), får vi:
2 2x = 2 3(x+1)
Det är praktiskt taget allt. Ta bort baserna:
Vi löser detta monster och får
Detta är det korrekta svaret.
I det här exemplet hjälpte det oss att känna till tvås krafter. Vi identifieras i åtta finns en krypterad tvåa. Denna teknik (kodning av gemensamma baser under olika tal) är en mycket populär teknik i exponentiella ekvationer! Ja, och i logaritmer också. Du måste kunna känna igen potenser för andra tal i tal. Detta är oerhört viktigt för att lösa exponentiella ekvationer.
Faktum är att det inte är ett problem att höja valfritt antal till valfri makt. Multiplicera, även på papper, och det är allt. Till exempel kan vem som helst höja 3 till femte potensen. 243 kommer att fungera om du känner till multiplikationstabellen.) Men i exponentialekvationer är det mycket oftare inte nödvändigt att höja till en potens, utan vice versa... Ta reda på det vilket antal i vilken gradär gömd bakom siffran 243, eller, säg, 343... Ingen miniräknare hjälper dig här.
Du måste känna till krafterna hos vissa siffror genom synen, eller hur... Låt oss öva?
Bestäm vilka potenser och vilka siffror talen är:
2; 8; 16; 27; 32; 64; 81; 100; 125; 128; 216; 243; 256; 343; 512; 625; 729, 1024.
Svar (i en röra, förstås!):
5 4 ; 2 10 ; 7 3 ; 3 5 ; 2 7 ; 10 2 ; 2 6 ; 3 3 ; 2 3 ; 2 1 ; 3 6 ; 2 9 ; 2 8 ; 6 3 ; 5 3 ; 3 4 ; 2 5 ; 4 4 ; 4 2 ; 2 3 ; 9 3 ; 4 5 ; 8 2 ; 4 3 ; 8 3 .
Om du tittar noga kan du se konstigt faktum. Det finns betydligt fler svar än uppgifter! Tja, det händer... Till exempel, 2 6, 4 3, 8 2 - det är alla 64.
Låt oss anta att du har tagit del av informationen om förtrogenhet med siffror.) Låt mig också påminna dig om att för att lösa exponentialekvationer använder vi alla lager av matematiska kunskaper. Inklusive de från junior- och medelklass. Du gick inte direkt till gymnasiet, eller hur?)
Till exempel, när man löser exponentiella ekvationer, hjälper det ofta att sätta den gemensamma faktorn inom parentes (hej till 7:e klass!). Låt oss titta på ett exempel:
3 2x+4 -11 9 x = 210
Och återigen, den första anblicken är på grunderna! Grunderna för graderna är olika... Tre och nio. Men vi vill att de ska vara likadana. Tja, i det här fallet är önskan helt uppfylld!) Eftersom:
9 x = (3 2) x = 3 2x
Använd samma regler för att hantera examina:
3 2x+4 = 3 2x ·3 4
Det är bra, du kan skriva ner det:
3 2x 3 4 - 11 3 2x = 210
Vi gav ett exempel av samma skäl. Och vad härnäst!? Du kan inte kasta ut treor... Återvändsgränd?
Inte alls. Kom ihåg den mest universella och kraftfulla beslutsregeln alla matematiska uppgifter:
Om du inte vet vad du behöver, gör vad du kan!
Titta, allt kommer att ordna sig).
Vad finns i den här exponentiella ekvationen Burk do? Ja, på vänster sida ber det bara att tas ur parentes! Den totala multiplikatorn på 3 2x tyder tydligt på detta. Låt oss försöka, så får vi se:
3 2x (3 4 - 11) = 210
3 4 - 11 = 81 - 11 = 70
Exemplet blir bättre och bättre!
Vi kommer ihåg att för att eliminera grunder behöver vi en ren grad, utan några koefficienter. Siffran 70 stör oss. Så vi dividerar båda sidor av ekvationen med 70, vi får:
hoppsan! Allt blev bättre!
Detta är det slutliga svaret.
Det händer dock att taxning på samma grunder löser sig, men att deras eliminering inte gör det. Detta händer i andra typer av exponentiella ekvationer. Låt oss bemästra den här typen.
Ersätta en variabel vid lösning av exponentialekvationer. Exempel.
Låt oss lösa ekvationen:
4 x - 3 2 x +2 = 0
Först - som vanligt. Låt oss gå vidare till en bas. Till en tvåa.
4 x = (2 2) x = 2 2x
Vi får ekvationen:
2 2x - 3 2 x +2 = 0
Och det är här vi umgås. De tidigare teknikerna kommer inte att fungera, hur man än ser på det. Vi måste ta fram en annan kraftfull och universell metod ur vår arsenal. Det heter variabel ersättning.
Kärnan i metoden är förvånansvärt enkel. Istället för en komplex ikon (i vårt fall - 2 x) skriver vi en annan, enklare (till exempel - t). En sådan till synes meningslös ersättning leder till fantastiska resultat!) Allt blir bara klart och begripligt!
Så låt
Sedan 2 2x = 2 x2 = (2 x) 2 = t 2
I vår ekvation ersätter vi alla potenser med x med t:
Tja, går det upp för dig?) Andragradsekvationer Har du glömt ännu? Löser vi genom diskriminanten får vi:
Huvudsaken här är att inte sluta, som händer... Det här är inte svaret än, vi behöver ett x, inte ett t. Låt oss återgå till X:en, dvs. vi gör en omvänd ersättning. Först för t 1:
Därför,
En rot hittades. Vi letar efter den andra från t 2:
Hm... 2 x till vänster, 1 till höger... Problem? Inte alls! Det räcker med att komma ihåg (från operationer med befogenheter, ja...) att en enhet är några nummer till nollpotens. Några. Vad som än behövs kommer vi att installera det. Vi behöver en tvåa. Medel:
Det är det nu. Vi har 2 rötter:
Detta är svaret.
På lösa exponentiella ekvationer på slutet ibland får man något slags besvärligt uttryck. Typ:
Sju kan inte omvandlas till två genom en enkel kraft. De är inte släktingar... Hur kan vi vara det? Någon kan vara förvirrad... Men personen som läste på denna sida ämnet "Vad är en logaritm?" , ler bara sparsamt och skriver ner med fast hand det absolut rätta svaret:
Det kan inte finnas ett sådant svar i uppgifter "B" på Unified State Examination. Där krävs ett specifikt nummer. Men i uppgifter "C" är det enkelt.
Den här lektionen ger exempel på att lösa de vanligaste exponentiella ekvationerna. Låt oss lyfta fram huvudpunkterna.
1. Först och främst tittar vi på grunder grader. Vi undrar om det går att göra dem identisk. Låt oss försöka göra detta genom att aktivt använda åtgärder med grader. Glöm inte att tal utan x också kan omvandlas till potenser!
2. Vi försöker få exponentialekvationen till formen när det till vänster och till höger finns identisk siffror i valfri potens. Vi använder åtgärder med grader Och faktorisering. Det som kan räknas i siffror, det räknar vi.
3. Om det andra tipset inte fungerar, försök att använda variabel ersättning. Resultatet kan bli en ekvation som lätt kan lösas. Oftast - fyrkantig. Eller bråk, som också reduceras till kvadrat.
4. För att framgångsrikt lösa exponentialekvationer måste du känna till potenserna för vissa tal genom synen.
Som vanligt, i slutet av lektionen uppmanas du att bestämma lite.) På egen hand. Från enkelt till komplext.
Lös exponentiella ekvationer:
Svårare:
2 x+3 - 2 x+2 - 2 x = 48
9 x - 8 3 x = 9
2 x - 2 0,5x+1 - 8 = 0
Hitta produkten av rötter:
2 3:or + 2 x = 9
Fungerade det?
Jo då det mest komplicerade exemplet(beslutade dock i sinnet...):
7 0,13x + 13 0,7x+1 + 2 0,5x+1 = -3
Vad är mer intressant? Då är här ett dåligt exempel för dig. Ganska frestande för ökad svårighetsgrad. Låt mig antyda att i detta exempel är det som räddar dig uppfinningsrikedom och den mest universella regeln för att lösa alla matematiska problem.)
2 5x-1 3 3x-1 5 2x-1 = 720 x
Ett enklare exempel, för avkoppling):
9 2 x - 4 3 x = 0
Och till efterrätt. Hitta summan av rötterna till ekvationen:
x 3 x - 9x + 7 3 x - 63 = 0
Ja, ja! Detta är en ekvation av blandad typ! Vilket vi inte tog hänsyn till i den här lektionen. Varför överväga dem, de måste lösas!) Den här lektionen är tillräckligt för att lösa ekvationen. Nåväl, du behöver uppfinningsrikedom... Och må sjunde klass hjälpa dig (det här är ett tips!).
Svar (i oordning, separerade med semikolon):
1; 2; 3; 4; det finns inga lösningar; 2; -2; -5; 4; 0.
Är allt lyckat? Stor.
Några problem? Ingen fråga! Special Section 555 löser alla dessa exponentiella ekvationer med detaljerade förklaringar. Vad, varför och varför. Och, naturligtvis, det finns ytterligare värdefull information om att arbeta med alla typer av exponentiella ekvationer. Inte bara dessa.)
En sista rolig fråga att fundera över. I den här lektionen arbetade vi med exponentiella ekvationer. Varför sa jag inte ett ord om ODZ här? I ekvationer är detta en väldigt viktig sak, förresten...
Om du gillar den här sidan...
Förresten, jag har ytterligare ett par intressanta webbplatser för dig.)
Du kan träna på att lösa exempel och ta reda på din nivå. Testning med omedelbar verifiering. Låt oss lära oss - med intresse!)
Du kan bekanta dig med funktioner och derivator.