Kitsas riigieksam 2024, ülesanne 7: Logaritm- ja eksponentvõrrand
Lahendage võrrandid:
1)log2(x−5)+log2(x−7)=3;
2)9x−2=32x⋅31−x.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2024, ülesanne 7
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 27,6% punktidest (Harno aruanne).
Valemikaart: logaritmid
logab=c⟺ac=b,a>0,a=1,b>0
loga(xy)=logax+logay
logayx=logax−logay
logaxk=klogax
logax=logbalogbx,alogax=x
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
Valemikaart: astmed ja juured
am⋅an=am+n,am:an=am−n
(am)n=amn,(ab)n=anbn
a0=1,a−n=an1
anm=nam
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Esimeses võrrandis ühenda logaritmid üheks logaritmiks ja kasuta logaritmi definitsiooni; ära unusta kontrolli. Teises võrrandis kirjuta mõlemad pooled astmena alusega 3.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Ühenda logaritmid
Esimeses võrrandis on kahe sama alusega logaritmi summa. Korrutise logaritmi valemi järgi saab selle kirjutada ühe logaritmina.
Kirjutame korrutise logaritmi valemi.
logax+logay=loga(xy)
Rakendame valemit, kus a=2.
log2((x−5)(x−7))=3
Valemit loetakse siin paremalt vasakule: kahe logaritmi summast saab korrutise logaritmi. See on lubatud, kui mõlemad logaritmitavad on positiivsed, seega peab olema x−5>0 ja x−7>0 ehk x>7.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Kasuta logaritmi definitsiooni
Logaritmi definitsiooni järgi on logaritmitav võrdne alusega astmes, mis on logaritmi väärtus.
(x−5)(x−7)=23
Avame sulud ja arvutame astme.
x2−7x−5x+35=8
Koondame ja viime arvu 8 vasakule poole.
x2−12x+27=0
logab=c tähendab, et ac=b. Siin a=2, c=3 ja b=(x−5)(x−7). 35−8=27.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Lahenda ruutvõrrand
Kirjutame ruutvõrrandi lahendivalemi. Siin a=1, b=−12 ja c=27.
x1;2=2a−b±b2−4ac
Asendame kordajad ja arvutame diskriminandi.
x1;2=212±144−108=212±36=212±6
Arvutame mõlemad lahendid.
x1=212−6=3,x2=212+6=9
Kontrolliks Viète'i teoreem: 3+9=12 ja 3⋅9=27.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Kontrolli lahendeid
Logaritmvõrrandi lahendeid tuleb alati kontrollida, sest logaritm on määratud ainult positiivsest arvust.
Kui x=3, siis logaritmitav x−5 on negatiivne.
log2(3−5)=log2(−2)
Negatiivse arvu logaritmi ei ole olemas, seega x=3 on võõrlahend.
x1=3 ei sobi
Arvutame võrrandi vasaku poole, kui x=9.
vp=log2(9−5)+log2(9−7)=log24+log22=2+1=3
Võrrandi parem pool on 3.
pp=3
Vasak ja parem pool on võrdsed, seega lahend sobib.
vp=pp⇒x=9
Võõrlahend tekkis siis, kui logaritmide summa asendati korrutise logaritmiga: avaldis (x−5)(x−7) on positiivne ka siis, kui mõlemad tegurid on negatiivsed. Lahend peab rahuldama tingimust x>7.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Kirjuta astmed sama alusega
Teises võrrandis on astmete alused 9 ja 3. Kuna 9=32, saab mõlemad pooled kirjutada astmena alusega 3.
Vasakul asendame 9=32, paremal liidame sama alusega astmete korrutamisel astendajad.
(32)x−2=32x+1−x
Vasakul korrutame astendajad, paremal koondame astendaja.
32(x−2)=3x+1
Valemilehelt am⋅an=am+n ja (am)n=amn. Paremal 2x+(1−x)=x+1.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2Samm 6: Võrdsusta astendajad
Kui kaks sama alusega astet on võrdsed, on võrdsed ka nende astendajad.
Kirjutame astendajate võrrandi.
2(x−2)=x+1
Avame sulud.
2x−4=x+1
x-iga liikmed viime vasakule ja arvud paremale poole.
2x−x=1+4
Koondame.
x=5
Kontrollime: arvutame võrrandi vasaku poole, kui x=5.
vp=95−2=93=729
Arvutame parema poole.
pp=310⋅3−4=36=729
Vasak ja parem pool on võrdsed, seega lahend sobib.
vp=pp
Funktsioon y=3x on kasvav, seega iga väärtust saavutatakse ainult ühe astendaja korral. Kontrolli hindamisjuhend ei nõua, aga see kinnitab vastust.
VASTUS
1) Esimese võrrandi lahend on x=9 (x=3 on võõrlahend). 2) Teise võrrandi lahend on x=5.