Soluție detaliată a inegalităților logaritmice. Rezolvarea inegalităților logaritmice simple

Cu ei sunt logaritmi în interior.

Exemple:

\(\log_3⁡x≥\log_3⁡9\)
\(\log_3⁡ ((x^2-3))< \log_3⁡{(2x)}\)
\(\log_(x+1)⁡((x^2+3x-7))>2\)
\(\lg^2⁡((x+1))+10≤11 \lg⁡((x+1))\)

Cum se rezolvă inegalitățile logaritmice:

Ar trebui să ne străduim să reducem orice inegalitate logaritmică la forma \(\log_a⁡(f(x)) ˅ \log_a(⁡g(x))\) (simbolul \(˅\) înseamnă oricare dintre ). Acest tip vă permite să scăpați de logaritmi și bazele lor, făcând trecerea la inegalitatea expresiilor sub logaritmi, adică la forma \(f(x) ˅ g(x)\).

Dar atunci când faceți această tranziție, există una foarte subtilitate importantă:
\(-\) dacă este un număr și este mai mare decât 1, semnul inegalității rămâne același în timpul tranziției,
\(-\) dacă baza este un număr mai mare decât 0, dar mai mic decât 1 (se află între zero și unu), atunci semnul de inegalitate ar trebui să se schimbe la opus, adică.

Exemple:

\(\log_2⁡((8-x))<1\)
ODZ: \(8-x>0\)
\(-x>-8\)
\(X<8\)

Soluţie:
\(\log\)\(_2\) \((8-x)<\log\)\(_2\) \({2}\)
\(8-x\)\(<\) \(2\)
\(8-2\(x>6\)
Răspuns: \((6;8)\)

\(\log\)\(_(0,5⁡)\) \((2x-4)\)≥\(\log\)\(_(0,5)\) ⁡\(((x+ 1))\)
ODZ: \(\begin(cases)2x-4>0\\x+1 > 0\end(cases)\)
\(\begin(cases)2x>4\\x > -1\end(cases)\) \(\Leftrightarrow\) \(\begin(cases)x>2\\x > -1\end(cases) \) \(\Leftrightarrow\) \(x\in(2;\infty)\)

Soluţie:
\(2x-4\)\(≤\) \(x+1\)
\(2x-x≤4+1\)
\(x≤5\)
Răspuns: \((2;5]\)

Foarte important!În orice inegalitate, trecerea de la forma \(\log_a(⁡f(x)) ˅ \log_a⁡(g(x))\) la compararea expresiilor sub logaritmi se poate face numai dacă:


Exemplu . Rezolvați inegalitatea: \(\log\)\(≤-1\)

Soluţie:

\(\Buturuga\) \(_(\frac(1)(3))⁡(\frac(3x-2)(2x-3))\)\(≤-1\)

Să scriem ODZ.

ODZ: \(\frac(3x-2)(2x-3)\) \(>0\)

\(⁡\frac(3x-2-3(2x-3))(2x-3)\)\(≥\) \(0\)

Deschidem parantezele și aducem .

\(⁡\frac(-3x+7)(2x-3)\) \(≥\) \(0\)

Înmulțim inegalitatea cu \(-1\), fără a uita să inversăm semnul de comparație.

\(⁡\frac(3x-7)(2x-3)\) \(≤\) \(0\)

\(⁡\frac(3(x-\frac(7)(3)))(2(x-\frac(3)(2)))\)\(≤\) \(0\)

Să construim o dreaptă numerică și să marchem punctele \(\frac(7)(3)\) și \(\frac(3)(2)\) pe ea. Vă rugăm să rețineți că punctul este eliminat de la numitor, în ciuda faptului că inegalitatea nu este strictă. Cert este că acest punct nu va fi o soluție, deoarece atunci când este înlocuit în inegalitate, ne va conduce la împărțirea la zero.


\(x∈(\)\(\frac(3)(2)\) \(;\)\(\frac(7)(3)]\)

Acum trasăm ODZ pe aceeași axă numerică și notăm ca răspuns intervalul care se încadrează în ODZ.


Scriem răspunsul final.

Răspuns: \(x∈(\)\(\frac(3)(2)\) \(;\)\(\frac(7)(3)]\)

Exemplu . Rezolvați inegalitatea: \(\log^2_3⁡x-\log_3⁡x-2>0\)

Soluţie:

\(\log^2_3⁡x-\log_3⁡x-2>0\)

Să scriem ODZ.

ODZ: \(x>0\)

Să ajungem la soluție.

Soluție: \(\log^2_3⁡x-\log_3⁡x-2>0\)

Aici avem o inegalitate tipică pătrat-logaritmică. Hai să o facem.

\(t=\log_3⁡x\)
\(t^2-t-2>0\)

Extindem partea stângă a inegalității în .

\(D=1+8=9\)
\(t_1= \frac(1+3)(2)=2\)
\(t_2=\frac(1-3)(2)=-1\)
\((t+1)(t-2)>0\)

Acum trebuie să revenim la variabila inițială - x. Pentru a face acest lucru, să mergem la , care are aceeași soluție și să facem înlocuirea inversă.

\(\left[ \begin(gathered) t>2 \\ t<-1 \end{gathered} \right.\) \(\Leftrightarrow\) \(\left[ \begin{gathered} \log_3⁡x>2\\\log_3⁡x<-1 \end{gathered} \right.\)

Transformă \(2=\log_3⁡9\), \(-1=\log_3⁡\frac(1)(3)\).

\(\left[ \begin(gathered) \log_3⁡x>\log_39 \\ \log_3⁡x<\log_3\frac{1}{3} \end{gathered} \right.\)

Să trecem la compararea argumentelor. Bazele logaritmilor sunt mai mari decât \(1\), deci semnul inegalităților nu se modifică.

\(\left[ \begin(gathered) x>9 \\ x<\frac{1}{3} \end{gathered} \right.\)

Să combinăm soluția inegalității și ODZ într-o singură figură.


Să scriem răspunsul.

Răspuns: \((0; \frac(1)(3))∪(9;∞)\)

INEGALITATI LOGARITMICE ÎN UTILIZARE

Sechin Mihail Alexandrovici

Mica Academie de Științe pentru Studenții din Republica Kazahstan „Iskatel”

MBOU „Școala Gimnazială Nr. 1 Sovetskaya”, clasa a XI-a, oraș. districtul Sovetsky Sovetsky

Gunko Lyudmila Dmitrievna, profesor al instituției de învățământ bugetar municipal „Școala Gimnazială nr. 1 Sovetskaya”

districtul Sovetsky

Scopul lucrării: studiul mecanismului de rezolvare a inegalităților logaritmice C3 folosind metode non-standard, identificând fapte interesante despre logaritm.

Subiect de studiu:

3) Învață să rezolvi inegalitățile logaritmice specifice C3 folosind metode non-standard.

Rezultate:

Conţinut

Introducere…………………………………………………………………………………………….4

Capitolul 1. Istoricul problemei………………………………………………………….5

Capitolul 2. Colecția de inegalități logaritmice ………………………… 7

2.1. Tranzițiile echivalente și metoda generalizată a intervalelor…………… 7

2.2. Metoda raționalizării………………………………………………………………… 15

2.3. Înlocuirea non-standard .................................................................. ............ ..... 22

2.4. Sarcini cu capcane……………………………………………………27

Concluzie……………………………………………………………………………… 30

Literatură……………………………………………………………………. 31

Introducere

Sunt în clasa a XI-a și intenționez să intru într-o universitate unde materia de bază este matematica. De aceea lucrez mult cu problemele din partea C. În sarcina C3, trebuie să rezolv o inegalitate non-standard sau un sistem de inegalități, de obicei legat de logaritmi. Când mă pregăteam pentru examen, m-am confruntat cu problema deficitului de metode și tehnici de rezolvare a inegalităților logaritmice de examen oferite în C3. Metodele care sunt studiate în programa școlară pe această temă nu oferă o bază pentru rezolvarea sarcinilor C3. Profesorul de matematică mi-a sugerat să lucrez independent la temele C3, sub îndrumarea ei. În plus, m-a interesat întrebarea: întâlnim logaritmi în viața noastră?

Având în vedere acest lucru, a fost aleasă tema:

„Inegalități logaritmice în examenul de stat unificat”

Scopul lucrării: studiul mecanismului de rezolvare a problemelor C3 folosind metode non-standard, identificând fapte interesante despre logaritm.

Subiect de studiu:

1) Găsiți informațiile necesare despre metodele nestandard de rezolvare a inegalităților logaritmice.

2) Găsiți informații suplimentare despre logaritmi.

3) Învață să rezolvi probleme specifice C3 folosind metode non-standard.

Rezultate:

Semnificația practică constă în extinderea aparatului de rezolvare a problemelor C3. Acest material poate fi folosit în unele lecții, pentru cluburi și la cursuri opționale de matematică.

Produsul proiectului va fi colecția „C3 Logarithmic Inequalities with Solutions”.

Capitolul 1. Context

De-a lungul secolului al XVI-lea, numărul de calcule aproximative a crescut rapid, în primul rând în astronomie. Îmbunătățirea instrumentelor, studierea mișcărilor planetare și alte lucrări au necesitat calcule colosale, uneori multianuale. Astronomia era în pericol real de a se îneca în calcule neîmplinite. Au apărut dificultăți în alte domenii, de exemplu, în domeniul asigurărilor, erau necesare tabele de dobândă compusă pentru diferite rate ale dobânzii. Principala dificultate a fost înmulțirea și împărțirea numerelor cu mai multe cifre, în special a cantităților trigonometrice.

Descoperirea logaritmilor s-a bazat pe proprietățile progresiilor care erau bine cunoscute până la sfârșitul secolului al XVI-lea. Arhimede a vorbit despre legătura dintre termenii progresiei geometrice q, q2, q3, ... și progresia aritmetică a exponenților lor 1, 2, 3,... din Psalm. O altă condiție prealabilă a fost extinderea conceptului de grad la exponenți negativi și fracționari. Mulți autori au subliniat că înmulțirea, împărțirea, exponențiarea și extragerea rădăcinilor în progresie geometrică corespund în aritmetică - în aceeași ordine - adunarea, scăderea, înmulțirea și împărțirea.

Aici a fost ideea logaritmului ca exponent.

În istoria dezvoltării doctrinei logaritmilor au trecut mai multe etape.

Etapa 1

Logaritmii au fost inventați nu mai târziu de 1594 independent de baronul scoțian Napier (1550-1617) și zece ani mai târziu de mecanicul elvețian Bürgi (1552-1632). Ambele au vrut să ofere un mijloc nou, convenabil de calcule aritmetice, deși au abordat această problemă în moduri diferite. Napier a exprimat cinematic funcția logaritmică și astfel a intrat într-un nou domeniu al teoriei funcțiilor. Bürgi a rămas pe baza luării în considerare a progresiilor discrete. Cu toate acestea, definiția logaritmului pentru ambele nu este similară cu cea modernă. Termenul „logaritm” (logaritm) îi aparține lui Napier. A apărut dintr-o combinație de cuvinte grecești: logos - „relație” și ariqmo - „număr”, care însemna „număr de relații”. Inițial, Napier a folosit un alt termen: numeri artificiales - „numere artificiale”, spre deosebire de numeri naturalts - „numere naturale”.

În 1615, într-o conversație cu Henry Briggs (1561-1631), profesor de matematică la Gresh College din Londra, Napier a sugerat să se ia zero ca logaritm al lui unu și 100 ca logaritm al lui zece sau, ceea ce înseamnă același lucru. lucru, doar 1. Așa au fost tipărite logaritmii zecimal și Primele tabele logaritmice. Mai târziu, mesele lui Briggs au fost completate de librarul și pasionatul de matematică olandez Adrian Flaccus (1600-1667). Napier și Briggs, deși au ajuns la logaritmi mai devreme decât toți ceilalți, și-au publicat tabelele mai târziu decât ceilalți - în 1620. Semnele log și Log au fost introduse în 1624 de I. Kepler. Termenul de „logaritm natural” a fost introdus de Mengoli în 1659 și urmat de N. Mercator în 1668, iar profesorul londonez John Speidel a publicat tabele de logaritmi naturali ai numerelor de la 1 la 1000 sub denumirea de „Noi logaritmi”.

Primele tabele logaritmice au fost publicate în limba rusă în 1703. Dar în toate tabelele logaritmice au existat erori de calcul. Primele tabele fără erori au fost publicate în 1857 la Berlin, prelucrate de matematicianul german K. Bremiker (1804-1877).

Etapa 2

Dezvoltarea ulterioară a teoriei logaritmilor este asociată cu o aplicare mai largă a geometriei analitice și calculului infinitezimal. Până atunci, legătura dintre cuadratura unei hiperbole echilaterale și logaritmul natural fusese stabilită. Teoria logaritmilor din această perioadă este asociată cu numele unui număr de matematicieni.

Matematicianul, astronomul și inginerul german Nikolaus Mercator într-un eseu

„Logaritmotehnica” (1668) oferă o serie care oferă expansiunea lui ln(x+1) în

puteri ale lui x:

Această expresie corespunde exact trenului său de gândire, deși, desigur, nu a folosit semnele d, ..., ci o simbolistică mai greoaie. Odată cu descoperirea seriei logaritmice, tehnica de calcul a logaritmilor s-a schimbat: au început să fie determinate folosind serii infinite. În prelegerile sale „Matematica elementară dintr-un punct de vedere superior”, susținute în 1907-1908, F. Klein a propus utilizarea formulei ca punct de plecare pentru construirea teoriei logaritmilor.

Etapa 3

Definirea unei funcții logaritmice ca funcție inversă

exponențial, logaritmul ca exponent al unei baze date

nu a fost formulată imediat. Eseu de Leonhard Euler (1707-1783)

„O introducere în analiza infinitezimale” (1748) a servit la continuarea

dezvoltarea teoriei funcţiilor logaritmice. Prin urmare,

Au trecut 134 de ani de când logaritmii au fost introduși pentru prima dată

(contând din 1614), înainte ca matematicienii să ajungă la definiție

conceptul de logaritm, care stă acum la baza cursului școlar.

Capitolul 2. Colecția inegalităților logaritmice

2.1. Tranziții echivalente și metoda generalizată a intervalelor.

Tranziții echivalente

, dacă a > 1

, dacă 0 < а < 1

Metoda intervalului generalizat

Aceasta metoda cel mai universal pentru rezolvarea inegalităților de aproape orice tip. Diagrama soluției arată astfel:

1. Aduceți inegalitatea la forma în care se află funcția din partea stângă
, iar în dreapta 0.

2. Găsiți domeniul funcției
.

3. Aflați zerourile funcției
, adică rezolvați ecuația
(și rezolvarea unei ecuații este de obicei mai ușoară decât rezolvarea unei inegalități).

4. Desenați domeniul de definiție și zerourile funcției pe dreapta numerică.

5. Determinați semnele funcției
pe intervalele obţinute.

6. Selectați intervale în care funcția preia valorile necesare și notați răspunsul.

Exemplul 1.

Soluţie:

Să aplicăm metoda intervalului

Unde

Pentru aceste valori, toate expresiile sub semnele logaritmice sunt pozitive.

Răspuns:

Exemplul 2.

Soluţie:

1 cale . ADL este determinată de inegalitate X> 3. Luarea de logaritmi pentru astfel de Xîn baza 10, obținem

Ultima inegalitate ar putea fi rezolvată prin aplicarea regulilor de expansiune, i.e. compararea factorilor cu zero. Cu toate acestea, în în acest caz, ușor de determinat intervalele de semn constant ale unei funcții

prin urmare, se poate aplica metoda intervalului.

Funcţie f(X) = 2X(X- 3.5)lgǀ X- 3ǀ este continuă la X> 3 și dispare în puncte X 1 = 0, X 2 = 3,5, X 3 = 2, X 4 = 4. Astfel, determinăm intervalele de semn constant ale funcției f(X):

Răspuns:

a 2-a metoda . Să aplicăm direct ideile metodei intervalului la inegalitatea originală.

Pentru a face acest lucru, amintiți-vă că expresiile A b- A c și ( A - 1)(b- 1) au un singur semn. Apoi inegalitatea noastră la X> 3 este echivalent cu inegalitatea

sau

Ultima inegalitate este rezolvată folosind metoda intervalului

Răspuns:

Exemplul 3.

Soluţie:

Să aplicăm metoda intervalului

Răspuns:

Exemplul 4.

Soluţie:

Din 2 X 2 - 3X+ 3 > 0 pentru toate reale X, Acea

Pentru a rezolva a doua inegalitate folosim metoda intervalului

În prima inegalitate facem înlocuirea

apoi ajungem la inegalitatea 2y 2 - y - 1 < 0 и, применив метод интервалов, получаем, что решениями будут те y, care satisfac inegalitatea -0,5< y < 1.

De unde, pentru că

obținem inegalitatea

care se realizează când X, pentru care 2 X 2 - 3X - 5 < 0. Вновь применим метод интервалов

Acum, ținând cont de soluția celei de-a doua inegalități a sistemului, obținem în sfârșit

Răspuns:

Exemplul 5.

Soluţie:

Inegalitatea este echivalentă cu o colecție de sisteme

sau

Să folosim metoda intervalului sau

Răspuns:

Exemplul 6.

Soluţie:

Inegalitatea este egală cu sistemul

Lăsa

Apoi y > 0,

și prima inegalitate

sistemul ia forma

sau, desfășurarea

trinom pătratic factorizat,

Aplicând metoda intervalului la ultima inegalitate,

vedem că soluțiile sale satisfac condiția y> 0 va fi tot y > 4.

Astfel, inegalitatea originală este echivalentă cu sistemul:

Deci, soluțiile la inegalitate sunt toate

2.2. Metoda raționalizării.

Anterior, inegalitatea nu era rezolvată prin metoda raționalizării; nu era cunoscută. Acesta este „noul modern” metoda eficienta soluții la inegalitățile exponențiale și logaritmice” (citat din cartea lui S.I. Kolesnikova)
Și chiar dacă profesorul l-a cunoscut, a existat o teamă - expertul Unified State Exam îl cunoaște și de ce nu-l dau la școală? Au fost situații în care profesorul i-a spus elevului: „De unde l-ai luat? Stai jos - 2.”
Acum metoda este promovată peste tot. Și pentru experți există instrucțiuni, asociat cu această metodă, și în „Cele mai complete ediții opțiuni tipice..." Soluția C3 folosește această metodă.
METODA MINUNATĂ!

„Masa magică”


În alte surse

Dacă a >1 și b >1, apoi log a b >0 și (a -1)(b -1)>0;

Dacă a >1 și 0

daca 0<A<1 и b >1, apoi log a b<0 и (a -1)(b -1)<0;

daca 0<A<1 и 00 și (a -1)(b -1)>0.

Raționamentul efectuat este simplu, dar simplifică semnificativ soluția inegalităților logaritmice.

Exemplul 4.

log x (x 2 -3)<0

Soluţie:

Exemplul 5.

log 2 x (2x 2 -4x +6)≤log 2 x (x 2 +x )

Soluţie:

Răspuns. (0; 0,5)U.

Exemplul 6.

Pentru a rezolva această inegalitate, în locul numitorului, scriem (x-1-1)(x-1), iar în loc de numărător, scriem produsul (x-1)(x-3-9 + x).


Răspuns : (3;6)

Exemplul 7.

Exemplul 8.

2.3. Înlocuire non-standard.

Exemplul 1.

Exemplul 2.

Exemplul 3.

Exemplul 4.

Exemplul 5.

Exemplul 6.

Exemplul 7.

log 4 (3 x -1)log 0,25

Să facem înlocuirea y=3 x -1; atunci această inegalitate va lua forma

Log 4 log 0,25
.

Deoarece log 0,25 = -log 4 = -(log 4 y -log 4 16)=2-log 4 y , apoi rescriem ultima inegalitate ca 2log 4 y -log 4 2 y ≤.

Să facem înlocuirea t =log 4 y și să obținem inegalitatea t 2 -2t +≥0, a cărei soluție este intervalele - .

Astfel, pentru a găsi valorile lui y avem o mulțime de două inegalități simple
Soluția acestei mulțimi este intervalele 0<у≤2 и 8≤у<+.

Prin urmare, inegalitatea originală este echivalentă cu mulțimea a două inegalități exponențiale,
adică agregate

Soluția primei inegalități a acestei mulțimi este intervalul 0<х≤1, решением второго – промежуток 2≤х<+. Astfel, inegalitatea inițială este satisfăcută pentru toate valorile lui x din intervalele 0<х≤1 и 2≤х<+.

Exemplul 8.

Soluţie:

Inegalitatea este egală cu sistemul

Soluția la a doua inegalitate care definește ODZ va fi setul celor X,

pentru care X > 0.

Pentru a rezolva prima inegalitate facem substituția

Apoi obținem inegalitatea

sau

Mulțimea soluțiilor ultimei inegalități se găsește prin metodă

intervale: -1< t < 2. Откуда, возвращаясь к переменной X, primim

sau

Multe dintre acestea X, care satisfac ultima inegalitate

aparține ODZ ( X> 0), prin urmare, este o soluție a sistemului,

și de aici inegalitatea inițială.

Răspuns:

2.4. Sarcini cu capcane.

Exemplul 1.

.

Soluţie. ODZ a inegalității este tot x care satisface condiția 0 . Prin urmare, toți x sunt din intervalul 0

Exemplul 2.

log 2 (2 x +1-x 2)>log 2 (2 x-1 +1-x)+1.. ? Ideea este că al doilea număr este în mod evident mai mare decât

Concluzie

Nu a fost ușor să găsești metode specifice de rezolvare a problemelor C3 dintr-o mare abundență de diferite surse educaționale. Pe parcursul lucrărilor efectuate, am putut studia metode non-standard pentru rezolvarea inegalităților logaritmice complexe. Acestea sunt: ​​tranzițiile echivalente și metoda generalizată a intervalelor, metoda raționalizării , substituție non-standard , sarcini cu capcane pe ODZ. Aceste metode nu sunt incluse în programa școlară.

Folosind diferite metode, am rezolvat 27 de inegalități propuse la Examenul Unificat de Stat în partea C și anume C3. Aceste inegalități cu soluții prin metode au stat la baza colecției „C3 Inegalități logaritmice cu soluții”, care a devenit un produs de proiect al activității mele. S-a confirmat ipoteza pe care am pus-o la începutul proiectului: problemele C3 pot fi rezolvate eficient dacă cunoașteți aceste metode.

În plus, am descoperit fapte interesante despre logaritmi. A fost interesant pentru mine să fac asta. Produsele proiectului meu vor fi utile atât studenților, cât și profesorilor.

Concluzii:

Astfel, scopul proiectului a fost atins și problema a fost rezolvată. Și am primit cea mai completă și variată experiență a activităților de proiect în toate etapele de lucru. În timp ce lucram la proiect, impactul meu principal de dezvoltare a fost asupra competenței mentale, activităților legate de operații mentale logice, dezvoltarea competenței creative, inițiativa personală, responsabilitate, perseverență și activitate.

O garanție a succesului la crearea unui proiect de cercetare pt Am dobândit: experiență școlară semnificativă, capacitatea de a obține informații din diverse surse, de a le verifica fiabilitatea și de a le clasifica după importanță.

Pe lângă cunoștințele directe în materie de matematică, mi-am extins abilitățile practice în domeniul informaticii, am acumulat noi cunoștințe și experiență în domeniul psihologiei, am stabilit contacte cu colegii de clasă și am învățat să cooperez cu adulții. În cadrul activităților proiectului s-au dezvoltat abilități educaționale generale organizatorice, intelectuale și comunicative.

Literatură

1. Koryanov A. G., Prokofiev A. A. Sisteme de inegalități cu o variabilă (sarcini standard C3).

2. Malkova A. G. Pregătirea pentru examenul unificat de stat la matematică.

3. Samarova S. S. Rezolvarea inegalităților logaritmice.

4. Matematică. Culegere de lucrări de formare editată de A.L. Semenov și I.V. Iascenko. -M.: MTsNMO, 2009. - 72 p.-

Introducere

Logaritmii au fost inventați pentru a accelera și simplifica calculele. Ideea unui logaritm, adică ideea de a exprima numerele ca puteri ale aceleiași baze, îi aparține lui Mikhail Stiefel. Dar pe vremea lui Stiefel, matematica nu era atât de dezvoltată și ideea de logaritm nu era dezvoltată. Logaritmii au fost inventați mai târziu simultan și independent unul de celălalt de către omul de știință scoțian John Napier (1550-1617) și elvețianul Jobst Burgi (1552-1632).Napier a fost primul care a publicat lucrarea în 1614. sub titlul „Descrierea unui tabel uimitor de logaritmi”, teoria lui Napier a logaritmilor a fost dată într-un volum destul de complet, metoda de calcul a logaritmilor a fost dată cea mai simplă, prin urmare meritele lui Napier în inventarea logaritmilor au fost mai mari decât cele ale lui Bürgi. Bürgi a lucrat pe mese în același timp cu Napier, dar pentru o lungă perioadă de timp le-a ținut secret și le-a publicat abia în 1620. Napier a stăpânit ideea logaritmului în jurul anului 1594. deși tabelele au fost publicate 20 de ani mai târziu. La început și-a numit logaritmii „numere artificiale” și abia apoi a propus să numească aceste „numere artificiale” într-un singur cuvânt „logaritm”, care tradus din greacă înseamnă „numere corelate”, luat unul dintr-o progresie aritmetică, iar celălalt dintr-un progresie geometrică special selectată pentru aceasta.progres. Primele tabele în limba rusă au fost publicate în 1703. cu participarea unui profesor minunat al secolului al XVIII-lea. L. F. Magnitsky. Lucrările academicianului din Sankt Petersburg Leonhard Euler au avut o mare importanță în dezvoltarea teoriei logaritmilor. El a fost primul care a considerat logaritmii ca fiind inversul ridicării la o putere; el a introdus termenii „bază logaritmului” și „mantisă.” Briggs a compilat tabele de logaritmi cu baza 10. Tabelele zecimale sunt mai convenabile pentru utilizare practică, teoria lor este mai simplu decât cel al logaritmilor lui Napier. Prin urmare, logaritmii zecimali sunt uneori numiți logaritmi Briggs. Termenul de „caracterizare” a fost introdus de Briggs.

În acele vremuri îndepărtate, când înțelepții au început să se gândească la egalități care conțineau cantități necunoscute, probabil că nu existau monede sau portofele. Au existat însă grămezi, precum și oale și coșuri, care erau perfecte pentru rolul cache-urilor de depozitare care puteau ține un număr necunoscut de articole. În vechile probleme de matematică din Mesopotamia, India, China, Grecia, cantitățile necunoscute exprimau numărul de păuni din grădină, numărul de tauri din turmă și totalitatea lucrurilor luate în considerare la împărțirea proprietății. Cărturarii, funcționarii și preoții inițiați în cunoștințele secrete, bine pregătiți în știința conturilor, au făcut față cu succes unor astfel de sarcini.

Surse care au ajuns la noi indică faptul că oamenii de știință antici aveau câteva tehnici generale pentru rezolvarea problemelor cu cantități necunoscute. Cu toate acestea, nici o tabletă de papirus sau lut nu conține o descriere a acestor tehnici. Autorii și-au furnizat doar ocazional calculele numerice cu comentarii sumbre, cum ar fi: „Uite!”, „Fă asta!”, „Ai găsit-o pe cea potrivită”. În acest sens, excepția este „Aritmetica” a matematicianului grec Diophantus din Alexandria (secolul al III-lea) - o colecție de probleme pentru alcătuirea ecuațiilor cu o prezentare sistematică a soluțiilor acestora.

Cu toate acestea, primul manual pentru rezolvarea problemelor care a devenit cunoscut pe scară largă a fost lucrarea savantului de la Bagdad din secolul al IX-lea. Muhammad bin Musa al-Khwarizmi. Cuvântul „al-jabr” din denumirea arabă a acestui tratat - „Kitab al-jaber wal-mukabala” („Cartea restaurării și a opoziției”) - s-a transformat de-a lungul timpului în binecunoscutul cuvânt „algebră”, iar lucrarea al-Khwarizmi însuși a servit punctul de plecare în dezvoltarea științei rezolvării ecuațiilor.

Ecuații și inegalități logaritmice

1. Ecuații logaritmice

O ecuație care conține o necunoscută sub semnul logaritmului sau la baza sa se numește ecuație logaritmică.

Cea mai simplă ecuație logaritmică este o ecuație de formă

Buturuga A X = b . (1)

Afirmaţia 1. Dacă A > 0, A≠ 1, ecuația (1) pentru orice real b are o soluție unică X = a b .

Exemplul 1. Rezolvați ecuațiile:

a) log 2 X= 3, b) log 3 X= -1, c)

Soluţie. Folosind afirmația 1, obținem a) X= 2 3 sau X= 8; b) X= 3 -1 sau X= 1 / 3 ; c)

sau X = 1.

Să prezentăm proprietățile de bază ale logaritmului.

P1. Identitatea logaritmică de bază:

Unde A > 0, A≠ 1 și b > 0.

P2. Logaritmul produsului factorilor pozitivi este egal cu suma logaritmilor acestor factori:

Buturuga A N 1 · N 2 = jurnal A N 1 + jurnal A N 2 (A > 0, A ≠ 1, N 1 > 0, N 2 > 0).


Cometariu. Dacă N 1 · N 2 > 0, atunci proprietatea P2 ia forma

Buturuga A N 1 · N 2 = jurnal A |N 1 | + jurnal A |N 2 | (A > 0, A ≠ 1, N 1 · N 2 > 0).

P3. Logaritmul câtului a două numere pozitive este egal cu diferența dintre logaritmii dividendului și divizorului

(A > 0, A ≠ 1, N 1 > 0, N 2 > 0).

Cometariu. Dacă

, (care este echivalent N 1 N 2 > 0) atunci proprietatea P3 ia forma (A > 0, A ≠ 1, N 1 N 2 > 0).

P4. Logaritmul puterii unui număr pozitiv este egal cu produsul exponentului și logaritmul acestui număr:

Buturuga A N k = k Buturuga A N (A > 0, A ≠ 1, N > 0).

Cometariu. Dacă k- număr par ( k = 2s), Acea

Buturuga A N 2s = 2s Buturuga A |N | (A > 0, A ≠ 1, N ≠ 0).

P5. Formula pentru mutarea la o altă bază:

(A > 0, A ≠ 1, b > 0, b ≠ 1, N > 0),

în special dacă N = b, primim

(A > 0, A ≠ 1, b > 0, b ≠ 1). (2)

Folosind proprietățile P4 și P5, este ușor de obținut următoarele proprietăți

(A > 0, A ≠ 1, b > 0, c ≠ 0), (3) (A > 0, A ≠ 1, b > 0, c ≠ 0), (4) (A > 0, A ≠ 1, b > 0, c ≠ 0), (5)

și, dacă în (5) c- număr par ( c = 2n), apare

(b > 0, A ≠ 0, |A | ≠ 1). (6)

Să enumerăm principalele proprietăți ale funcției logaritmice f (X) = jurnal A X :

1. Domeniul de definire al unei funcții logaritmice este mulțimea numerelor pozitive.

2. Gama de valori ale funcției logaritmice este mulțimea numerelor reale.

3. Când A> 1 funcție logaritmică este strict în creștere (0< X 1 < X 2log A X 1 < logA X 2) și la 0< A < 1, - строго убывает (0 < X 1 < X 2log A X 1 > jurnal A X 2).

4. jurnal A 1 = 0 și log A A = 1 (A > 0, A ≠ 1).

5. Dacă A> 1, atunci funcția logaritmică este negativă când X(0;1) și pozitiv la X(1;+∞), iar dacă 0< A < 1, то логарифмическая функция положительна при X (0;1) și negativ la X (1;+∞).

6. Dacă A> 1, atunci funcția logaritmică este convexă în sus și dacă A(0;1) - convex în jos.

Următoarele afirmații (vezi, de exemplu,) sunt folosite la rezolvare ecuații logaritmice.

Credeți că mai este timp până la Examenul Unificat de Stat și veți avea timp să vă pregătiți? Poate că așa este. Dar, în orice caz, cu cât un student începe mai devreme pregătirea, cu atât trece cu mai mult succes examenele. Astăzi am decis să dedicăm un articol inegalităților logaritmice. Aceasta este una dintre sarcini, ceea ce înseamnă o oportunitate de a obține credit suplimentar.

Știți deja ce este un logaritm? Chiar sperăm că da. Dar chiar dacă nu ai un răspuns la această întrebare, nu este o problemă. Înțelegerea a ceea ce este un logaritm este foarte simplă.

De ce 4? Trebuie să ridicați numărul 3 la această putere pentru a obține 81. Odată ce înțelegeți principiul, puteți trece la calcule mai complexe.

Ai trecut prin inegalități în urmă cu câțiva ani. Și de atunci le-ai întâlnit constant la matematică. Dacă aveți probleme în rezolvarea inegalităților, consultați secțiunea corespunzătoare.
Acum că ne-am familiarizat cu conceptele în mod individual, să trecem la analizarea lor în general.

Cea mai simplă inegalitate logaritmică.

Cele mai simple inegalități logaritmice nu se limitează la acest exemplu; mai sunt trei, doar cu semne diferite. De ce este necesar acest lucru? Pentru a înțelege mai bine cum se rezolvă inegalitățile cu logaritmi. Acum să dăm un exemplu mai aplicabil, încă destul de simplu; vom lăsa inegalitățile logaritmice complexe pentru mai târziu.

Cum să rezolvi asta? Totul începe cu ODZ. Merită să știți mai multe despre asta dacă doriți să rezolvați întotdeauna cu ușurință orice inegalitate.

Ce este ODZ? ODZ pentru inegalitățile logaritmice

Abrevierea reprezintă intervalul de valori acceptabile. Această formulare apare adesea în sarcinile pentru examenul de stat unificat. ODZ vă va fi de folos nu numai în cazul inegalităților logaritmice.

Privește din nou exemplul de mai sus. Vom lua în considerare ODZ pe baza acestuia, astfel încât să înțelegeți principiul, iar rezolvarea inegalităților logaritmice nu ridică întrebări. Din definiția unui logaritm rezultă că 2x+4 trebuie să fie mai mare decât zero. În cazul nostru, aceasta înseamnă următoarele.

Acest număr, prin definiție, trebuie să fie pozitiv. Rezolvați inegalitatea prezentată mai sus. Acest lucru se poate face chiar și oral, aici este clar că X nu poate fi mai mic de 2. Soluția inegalității va fi definirea intervalului de valori acceptabile.
Acum să trecem la rezolvarea celei mai simple inegalități logaritmice.

Aruncăm logaritmii înșiși din ambele părți ale inegalității. Cu ce ​​ne rămâne ca rezultat? Inegalitate simplă.

Nu este greu de rezolvat. X trebuie să fie mai mare de -0,5. Acum combinăm cele două valori obținute într-un sistem. Prin urmare,

Acesta va fi intervalul de valori acceptabile pentru inegalitatea logaritmică luată în considerare.

De ce avem nevoie de ODZ? Aceasta este o oportunitate de a elimina răspunsurile incorecte și imposibile. Dacă răspunsul nu se află în intervalul de valori acceptabile, atunci răspunsul pur și simplu nu are sens. Acest lucru merită să ne amintim mult timp, deoarece în examenul de stat unificat este adesea nevoie să căutați ODZ și nu se referă numai la inegalitățile logaritmice.

Algoritm pentru rezolvarea inegalității logaritmice

Soluția constă din mai multe etape. În primul rând, trebuie să găsiți intervalul de valori acceptabile. Vor fi două semnificații în ODZ, despre care am discutat mai sus. Apoi, trebuie să rezolvați inegalitatea în sine. Metodele de rezolvare sunt următoarele:

  • metoda de înlocuire a multiplicatorului;
  • descompunere;
  • metoda de raționalizare.

În funcție de situație, merită să utilizați una dintre metodele de mai sus. Să trecem direct la soluție. Să dezvăluim cea mai populară metodă, care este potrivită pentru rezolvarea sarcinilor de examinare unificată de stat în aproape toate cazurile. În continuare ne vom uita la metoda de descompunere. Vă poate ajuta dacă întâlniți o inegalitate deosebit de complicată. Deci, un algoritm pentru rezolvarea inegalității logaritmice.

Exemple de soluții :

Nu degeaba am luat exact această inegalitate! Atenție la bază. Amintiți-vă: dacă este mai mare decât unu, semnul rămâne același la găsirea intervalului de valori acceptabile; în caz contrar, trebuie să schimbați semnul inegalității.

Ca rezultat, obținem inegalitatea:

Acum reducem partea stângă la forma ecuației egală cu zero. În loc de semnul „mai puțin decât” punem „egal” și rezolvăm ecuația. Astfel, vom găsi ODZ. Sperăm că cu o soluție la asta ecuație simplă nu vei avea probleme. Răspunsurile sunt -4 și -2. Asta nu e tot. Trebuie să afișați aceste puncte pe grafic, plasând „+” și „-”. Ce trebuie făcut pentru asta? Înlocuiți numerele din intervale în expresie. Acolo unde valorile sunt pozitive, punem „+” acolo.

Răspuns: x nu poate fi mai mare de -4 și mai mic de -2.

Am găsit intervalul de valori acceptabile doar pentru partea stângă; acum trebuie să găsim intervalul de valori acceptabile pentru partea dreaptă. Acest lucru este mult mai ușor. Raspuns: -2. Intersectăm ambele zone rezultate.

Și abia acum începem să abordăm inegalitatea în sine.

Să simplificăm cât mai mult posibil pentru a fi mai ușor de rezolvat.

Folosim din nou metoda intervalului în soluție. Să sărim peste calcule; totul este deja clar din exemplul anterior. Răspuns.

Dar această metodă este potrivită dacă inegalitatea logaritmică are aceleași baze.

Rezolvarea ecuațiilor logaritmice și a inegalităților cu din diferite motive presupune o reducere iniţială la o bază. Apoi, utilizați metoda descrisă mai sus. Dar există mai mult caz dificil. Să considerăm una dintre cele mai multe specii complexe inegalități logaritmice.

Inegalități logaritmice cu bază variabilă

Cum se rezolvă inegalitățile cu astfel de caracteristici? Da, și astfel de persoane pot fi găsite în examenul de stat unificat. Rezolvarea inegalităților în felul următor vă va aduce, de asemenea, beneficii proces educațional. Să înțelegem problema detaliat. Să renunțăm la teoria și să trecem direct la practică. Pentru a rezolva inegalitățile logaritmice, este suficient să vă familiarizați o dată cu exemplul.

Pentru a rezolva o inegalitate logaritmică a formei prezentate, este necesar să se reducă partea dreaptă la un logaritm cu aceeași bază. Principiul seamănă cu tranzițiile echivalente. Ca urmare, inegalitatea va arăta astfel.

De fapt, tot ce rămâne este să creăm un sistem de inegalități fără logaritmi. Folosind metoda raționalizării, trecem la un sistem echivalent de inegalități. Veți înțelege regula în sine atunci când înlocuiți valorile corespunzătoare și urmăriți modificările acestora. Sistemul va avea următoarele inegalități.

Când utilizați metoda raționalizării la rezolvarea inegalităților, trebuie să vă amintiți următoarele: unul trebuie să fie scăzut din bază, x, prin definiția logaritmului, este scăzut din ambele părți ale inegalității (dreapta de la stânga), două expresii sunt înmulțite și pus sub semnul original în raport cu zero.

Soluția ulterioară se realizează folosind metoda intervalului, totul este simplu aici. Este important să înțelegeți diferențele dintre metodele de soluție, apoi totul va începe să funcționeze ușor.

Există multe nuanțe în inegalitățile logaritmice. Cele mai simple dintre ele sunt destul de ușor de rezolvat. Cum le poți rezolva pe fiecare fără probleme? Ați primit deja toate răspunsurile din acest articol. Acum ai un antrenament lung în față. Exersați în mod constant rezolvarea unei varietăți de probleme în cadrul examenului și veți putea obține cel mai mare scor. Mult succes în sarcina ta grea!

Dintre întreaga varietate de inegalități logaritmice, inegalitățile cu bază variabilă sunt studiate separat. Ele sunt rezolvate folosind o formulă specială, care din anumite motive este rareori predată la școală:

log k (x) f (x) ∨ log k (x) g (x) ⇒ (f (x) − g (x)) (k (x) − 1) ∨ 0

În loc de caseta de selectare „∨”, puteți pune orice semn de inegalitate: mai mult sau mai puțin. Principalul lucru este că în ambele inegalități semnele sunt aceleași.

Astfel scăpăm de logaritmi și reducem problema la o inegalitate rațională. Acesta din urmă este mult mai ușor de rezolvat, dar atunci când se aruncă logaritmi, pot apărea rădăcini suplimentare. Pentru a le tăia, este suficient să găsiți intervalul de valori acceptabile. Dacă ați uitat ODZ al unui logaritm, vă recomand insistent să îl repetați - vedeți „Ce este un logaritm”.

Tot ceea ce are legătură cu intervalul de valori acceptabile trebuie scris și rezolvat separat:

f(x) > 0; g(x) > 0; k(x) > 0; k(x) ≠ 1.

Aceste patru inegalități constituie un sistem și trebuie satisfăcute simultan. Când se găsește intervalul de valori acceptabile, tot ce rămâne este să îl intersectezi cu soluția inegalitatea raţională- și răspunsul este gata.

Sarcină. Rezolvați inegalitatea:

Mai întâi, să scriem ODZ al logaritmului:

Primele două inegalități sunt satisfăcute automat, dar ultima va trebui scrisă. Deoarece pătratul unui număr este zero dacă și numai dacă numărul însuși este zero, avem:

x 2 + 1 ≠ 1;
x2 ≠ 0;
x ≠ 0.

Rezultă că ODZ a logaritmului este toate numerele cu excepția zero: x ∈ (−∞ 0)∪(0; +∞). Acum rezolvăm inegalitatea principală:

Facem tranziția de la inegalitatea logaritmică la una rațională. Inegalitatea originală are un semn „mai puțin decât”, ceea ce înseamnă că inegalitatea rezultată trebuie să aibă și un semn „mai puțin decât”. Avem:

(10 − (x 2 + 1)) · (x 2 + 1 − 1)< 0;
(9 − x 2) x 2< 0;
(3 − x) · (3 + x) · x 2< 0.

Zerourile acestei expresii sunt: ​​x = 3; x = −3; x = 0. Mai mult, x = 0 este o rădăcină a celei de-a doua multiplicități, ceea ce înseamnă că la trecerea prin aceasta, semnul funcției nu se schimbă. Avem:

Se obține x ∈ (−∞ −3)∪(3; +∞). Acest set este complet conținut în ODZ al logaritmului, ceea ce înseamnă că acesta este răspunsul.

Conversia inegalităților logaritmice

Adesea inegalitatea originală este diferită de cea de mai sus. Acest lucru poate fi corectat cu ușurință folosind regulile standard pentru lucrul cu logaritmi - vezi „Proprietățile de bază ale logaritmilor”. Și anume:

  1. Orice număr poate fi reprezentat ca un logaritm cu o bază dată;
  2. Suma și diferența logaritmilor cu aceleași baze pot fi înlocuite cu un logaritm.

Separat, aș dori să vă reamintesc intervalul de valori acceptabile. Deoarece pot exista mai mulți logaritmi în inegalitatea originală, este necesar să se găsească VA a fiecăruia dintre ei. Prin urmare, schema generala soluțiile la inegalitățile logaritmice sunt următoarele:

  1. Aflați VA fiecărui logaritm inclus în inegalitate;
  2. Reduceți inegalitatea la una standard folosind formulele de adunare și scădere a logaritmilor;
  3. Rezolvați inegalitatea rezultată folosind schema de mai sus.

Sarcină. Rezolvați inegalitatea:

Să găsim domeniul de definiție (DO) al primului logaritm:

Rezolvăm folosind metoda intervalului. Aflarea zerourilor numărătorului:

3x − 2 = 0;
x = 2/3.

Apoi - zerourile numitorului:

x − 1 = 0;
x = 1.

Marcam zerouri și semne pe săgeata de coordonate:

Se obține x ∈ (−∞ 2/3)∪(1; +∞). Al doilea logaritm va avea același VA. Dacă nu crezi, poți să verifici. Acum transformăm al doilea logaritm astfel încât baza să fie două:

După cum puteți vedea, treisurile de la bază și din fața logaritmului au fost reduse. Avem doi logaritmi cu aceeași bază. Să le adunăm:

log 2 (x − 1) 2< 2;
log 2 (x − 1) 2< log 2 2 2 .

Am obținut inegalitatea logaritmică standard. Scăpăm de logaritmi folosind formula. Deoarece inegalitatea originală conține un semn „mai puțin decât”, expresia rațională rezultată trebuie, de asemenea, să fie mai mică decât zero. Avem:

(f (x) − g (x)) (k (x) − 1)< 0;
((x − 1) 2 − 2 2)(2 − 1)< 0;
x 2 − 2x + 1 − 4< 0;
x 2 − 2x − 3< 0;
(x − 3)(x + 1)< 0;
x ∈ (−1; 3).

Avem două seturi:

  1. ODZ: x ∈ (−∞ 2/3)∪(1; +∞);
  2. Răspunsul candidatului: x ∈ (−1; 3).

Rămâne să intersectăm aceste mulțimi - obținem răspunsul real:

Suntem interesați de intersecția mulțimilor, așa că selectăm intervale care sunt umbrite pe ambele săgeți. Se obține x ∈ (−1; 2/3)∪(1; 3) - toate punctele sunt perforate.

Acțiune