Логарифмические уравнения

Содержание

Суть темы

Логарифмические уравнения в задании 7 первой части ЕГЭ - это базовые уравнения, где неизвестная xx находится внутри логарифма (в его аргументе).

Главная цель при решении такого уравнения - избавиться от знака логарифма. Для этого нужно либо применить определение логарифма, либо привести обе части к одному логарифму с одинаковым основанием. В первой части экзамена уравнения подобраны так, что после перехода получается простое линейное уравнение с единственным корнем.

Отдельное внимание уделяется ОДЗ: аргумент логарифма обязан быть строго положительным. Забудешь про это - можно получить «корень», которого на самом деле нет.

Основные формулы

Все решения задания 7 строятся на двух базовых формулах перехода плюс свойствах логарифма, которые помогают свернуть или развернуть выражение.

Вторая ключевая формула применяется, когда логарифмы стоят по обе стороны от знака равенства.

А эти три свойства нужны, чтобы свернуть правую часть или объединить несколько логарифмов в один.

Алгоритм решения

В первой части нет сложных систем, поэтому алгоритм максимально прямолинеен.

ОДЗ vs корни уравнения

Примеры решения

Разбор идёт от простого к более хитрому. Последний пример - с заменой переменной, на всякий случай: такой тип на задании 7 встречается редко, но иногда всплывает.

Пример 1. Число справа

Найдите корень уравнения log⁡3(2x−5)=2\log_3(2x - 5) = 2.

Пример 2. Логарифмы с двух сторон

Найдите корень уравнения log⁡7(3−x)=log⁡7(x+15)\log_7(3 - x) = \log_7(x + 15).

В следующем примере основание является дробью, а в правой части стоит отрицательное число. Это классическое место для ошибок в вычислениях.

Пример 3. Дробное основание, отрицательная степень

Найдите корень уравнения log⁡1/2(4x+1)=−3\log_{1/2}(4x + 1) = -3.

Пример 4. Замена переменной

Найдите меньший корень уравнения log⁡52x−log⁡5x−2=0\log_5^2 x - \log_5 x - 2 = 0.

Частые ошибки

Что запомнить

  • Логарифм - это степень. Уравнение log⁡af(x)=c\log_a f(x) = c всегда превращается в f(x)=acf(x) = a^c.
  • Если основания одинаковы (log⁡a=log⁡a\log_a = \log_a), можно отбросить знаки логарифма.
  • Отрицательная степень переворачивает основание: (13)−2=32=9\left(\dfrac{1}{3}\right)^{-2} = 3^2 = 9.
  • Число справа можно превратить в логарифм: c=log⁡aacc = \log_a a^c (например, 2=log⁡392 = \log_3 9).
  • Свойства log⁡axy=log⁡ax+log⁡ay\log_a xy = \log_a x + \log_a y и log⁡axy=log⁡ax−log⁡ay\log_a \dfrac{x}{y} = \log_a x - \log_a y помогают сворачивать сумму или разность в один логарифм.
  • Всегда подставляй найденный корень в аргумент логарифма: он должен быть строго положительным.

Стратегия на экзамене

Проверь себя
  1. Чему равен корень уравнения log⁡2(x−3)=4\log_2(x - 3) = 4?
  2. Уравнение log⁡1/3(x+2)=−2\log_{1/3}(x + 2) = -2 сводится к какому равенству?
  3. Найден корень уравнения log⁡5(2x−1)=1\log_5(2x - 1) = 1. Как проверить его по ОДЗ?
  4. Как переписать число 22 в виде логарифма по основанию 33?