Logaritemske enačbe in neenačbe

Logaritemske enačbe in neenačbe

Avtor: E-um (vsebinsko), Skupina NAUK (tehnično)

Poišči ničlo funkcije

Prikazan je graf funkcije . Z modrima drsnikoma spreminjaj vrednost parametrov in in opazuj, kaj se dogaja z ničlo – absciso presečišča grafa in abscisne osi (rdeča točka).

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
Riš datoteka
  • Izberi vrednost parametra . S poskušanjem poišči nekaj vrednosti parametra , za katere lahko z grafa odčitaš točno vrednost ničle.
    Če je parameter , je ničla kar . Natančno jo lahko odčitamo pri celoštevilskih vrednostih parametra .
  • Ali bi znal za opisan primer ničlo določiti tudi računsko?
    Rešitev je .
  • Kako pa bi ničlo izračunali, kadar ?
    Izhajamo iz enačbe . Dobimo . Enačbo preoblikujemo in upoštevamo definicijo logaritma.

Pri iskanju ničle funkcije smo se srečali z enačbo . Ker neznanka nastopa v logaritmirancu, je to primer logaritemske enačbe. Oglejmo si, kaj nam o rešitvi te enačbe pove graf funkcije .

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:

  • Izberi vrednost parametra . S poskušanjem poišči nekaj vrednosti parametra , za katere lahko z grafa odčitaš točno vrednost ničle.
    Če je parameter , je ničla kar . Natančno jo lahko odčitamo pri celoštevilskih vrednostih parametra .
  • Ali bi znal za opisan primer ničlo določiti tudi računsko?
    Pri iskanju ničle funkcije moramo rešiti enačbo , v našem primeru torej . Enačbo preoblikujemo , in ker je 2^0=1, je rešitev .
  • Kako pa bi ničlo izračunali, kadar ?
    Ravno tako izhajamo iz enačbe . Sedaj dobimo . Enačbo preoblikujemo in upoštevamo definicijo logaritma.

Razišči, kako je z rešljivostjo enačbe

Na sliki lahko opazuješ, kje premica seka graf logaritemske funkcije . Abscisa presečišča je rešitev enačbe .

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
Riš datoteka

Z rdečim drsnikom spreminjaj osnovo logaritemske funkcije, z zelenim pa premikaj premico. Opazuj, kaj se dogaja s presečiščem grafa logaritemske funkcije in premice.

  • Se graf logaritemske funkcije in vodoravnica vedno sekata? Koliko je presečišč?
    Funkcija s predpisom je bijektivna. Njen graf in premica se zaradi tega sekata neskončnokrat natanko dvakrat natanko enkrat.
    Če postaviš premico zadosti nizko in izbereš dovolj majhno osnovo, prsečišča le "zbežijo" prsečišči le "zbežita" presečišče le "zbeži" s slike.
  • Postavi premico čim višje in izberi čim manjšo osnovo. Izpisana abscisa presečišča je . Je to možno?
    Abscisa presečišča

  • Kdaj je enačba rešljiva in koliko rešitev ima?

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:

  • Se graf logaritemske funkcije in vodoravnica vedno sekata? Koliko je presečišč?
    Funkcija s predpisom je bijektivna. Njen graf in premica se zaradi tega sekata natanko enkrat. Če postaviš premico zadosti nizko in izbereš dovolj majhno osnovo, presečišče le "zbeži" s slike.
  • Postavi premico čim višje in izberi čim manjšo osnovo. Izpisana abscisa presečišča je . Je to možno?
    Abscisa presečišča ne more biti , ker logaritemska funkcija v ni definirana. Pri zelo majhnih osnovah je na intervalu logaritemska funkcija strmo padajoča. Krivulja se skoraj "prilepi" na ordinatno os. Računalnik ne zazna tako majhnega odmika in zaradi zaokroževanja izpiše absciso presečišča . V resnici je abscisa skoraj .
  • Kdaj je enačba rešljiva in koliko rešitev ima?
    Enačba je vedno rešljiva in ima natanko eno rešitev: .

Ponovitev definicije logaritma

Pri reševanju logaritemskih enačb bomo večkrat uporabili definicijo logaritma. Ponovimo jo.

 
Naj bo , . Za poljuben velja natanko tedaj, ko je .

Večino logaritemskih enačb rešimo tako, da jih preoblikujemo do oblike, kjer lahko uporabimo definicijo logaritma. Za to preoblikovanje pa je treba poznati pravila za računanje z logaritmi. O tem govori posebno poglavje, tu jih le na kratko ponovimo.

 

Logaritem produkta je enak vsoti logaritmov faktorjev:


Potenco logaritmiramo tako, da zmnožimo eksponent z logaritmom osnove:


Logaritem kvocienta je razlika logaritmov deljenca in delitelja:

Za pozitivni števili in , različni od , in za pozitivno število velja:

Uporabi pravila in izračunaj oziroma poenostavi izraze

1.

Namig



2.

Namig



3.

Namig



4.

Namig


Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:

  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.

Uporabi pravilo za logaritmiranje produkta.

Uporabi pravilo za logaritem kvocienta.

Upoštevaj pravilo za logaritem potence.

Upoštevaj pravilo za prehod na novo osnovo.

Primeri logaritemskih enačb

Poskušaj samostojno rešiti naslednje enačbe. Ulomek zapiši kot npr. .
1.
Rešitev je: .

2.

Rešitev je:


3.

Rešitev je: .

4.

Rešitev je: .

5.

Rešitev je: .

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:
1.
Enačbo preuredimo: . Uporabimo definicijo logaritma in dobimo rešitev .

2.
Uporabimo definicijo logaritma in dobimo in .

3.
Najprej enačbo preuredimo:

in upoštevamo definicijo logaritma

Ker je , je rešitev .

4.

Logaritem je , ko je logaritmiranec , torej (kar dobimo tudi, če upoštevamo definicijo logaritma). Rešitev je .

5.
Na levi uporabimo pravilo za logaritem produkta

Zato je . Po definiciji logaritma je . Ko rešimo kvadratno enačbo, dobimo rešitvi in . Če naredimo preizkus, ugotovimo, da prva rešitev ni prava, saj logaritmiranec ne sme biti negativen ali . Preizkus za : . Ker je logaritmiranec prvega, pa tudi drugega člena negativen, rešitev ni prava. Preizkus za : . Rešitev je le .

Reševanje logaritemskih enačb

 
Med reševanjem logaritemskih enačb začetno enačbo enkrat ali večkrat preoblikujemo. Preoblikovana enačba ima lahko več rešitev kot začetna. Zato moramo pri reševanju logaritemskih enačb dobljene rešitve preveriti. Prave so, če ustrezajo začetni enačbi.
Zakaj je potreben preizkus?

Zakaj smo dobili rešitve, ki niso prave? Oglejmo si še enkrat prvi korak v reševanju 5. enačbe. Na desni smo uporabili pravilo za logaritmiranje produkta:

Razmislimo, za katere vrednosti spremenljivke je definiran izraz na desni in za katere izraz na levi. Na desni morata biti oba logaritmiranca pozitivna, kar pomeni, da sme zavzeti spremenljivka le pozitivne vrednosti. Logaritmiranec na drugi strani je kvadraten izraz. Da ugotovimo, kje je pozitiven, moramo rešiti kvadratno neenačbo . Hitro ugotovimo, da tej neenačbi ustrezajo vrednosti z intervalov in . Izraza torej nista definirana na enakih območjih, mi pa smo v nadaljevanju enega nadomestili z drugim. Rešitev je za desni izraz sprejemljiva, levi pa za to vrednost ni definiran. Zaradi tega ta rešitev ni prava. Odvečne rešitve izločimo s preizkusom in se med reševanjem običajno ne oziramo na njihovo morebitno pojavitev.

Naloga

Reši še naslednje enačbe.

6.


7.

Namig


8.


Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:
6.
Najprej uporabimo definicijo logaritma in dobimo

Rešitvi te kvadratne enačbe sta in . S preizkusom ugotovimo, da prva rešitev ni prava, saj dobimo negativno osnovo. Preizkus pove, da je prava druga rešitev.
Preizkus za : . Dobili smo negativno osnovo.
Preizkus za : . Ta rešitev je prava.

7.
Po uvedbi nove spremenljivke dobimo kvadratno enačbo:

Rešitvi te enačbe sta in . Upoštevamo zvezo in dobimo in . Obe rešitvi sta pravi.
Preizkus za : , , 4=4. Enakost drži.
Preizkus za :, , -2=-2. Enakost drži.

8.
Ta enačba se od doslej predstavljenih razlikuje po tem, da v njej nastopajo logaritmi z različnimi osnovami. Najprej upoštevamo pravilo za logaritmiranje potence in preoblikujemo drugi člen na levi strani enačbe, nato pa spremenimo osnovo drugega logaritma na :

Upoštevamo, da je in dobimo . Namesto prehoda na novo osnovo bi lahko upoštevali, da je . Sedaj hitro dobimo rešitev:

in rešitev je .

S pozornim opazovanjem enačbe ugotovimo, da se logaritem oziroma spremenljivka ves čas pojavljata v isti zvezi, vedno kot . Vpelji novo neznanko .

Logaritemske neenačbe

Lotimo se še enostavnejših logaritemskih neenačb. Neenačbe oblike lahko rešujemo z grafom ali z razmislekom. Naslednji primer rešimo na oba načina.

Enakovreden problem dobimo, če se vprašamo, za katere vrednosti spremenljivke leži graf funkcije nad premico .

Narišimo torej graf funkcije in poglejmo, kje leži nad premico .

(log2 in y2 .png)

Z grafa odčitamo rešitev, . Če bi neenačbo reševali z razmislekom, bi upoštevali naraščanje funkcije . Za naraščajočo funkcijo velja, da je . Če zapišemo desno stran neenačbe drugače, in sicer

dobimo rešitev ali .

Reši neenačbo

Na oba načina reši neenačbo

Rešitev je < >

Pravilna grafična rešitev
Preveri

Pravilno

Bravo. Tvoj odgovor je pravilen. Res je rešitev oziroma .

Napačno

Tvoj odgovor je napačen. Poskusi še enkrat.

Napačno

Tvoj odgovor je napačen. Preberi si rešitev.
Rešitev:
Neenačbo preuredimo:

oziroma

nato pa upoštevamo, da je logaritemska funkcija z osnovo med in padajoča, kar pomeni . Rešitev je oziroma .

(log1_4in y-2 .png)

Tudi z grafom dobimo enak rezultat.

Še drugačne neenačbe

Poskusimo še z neenačbo oblike . Če pogledamo na problem z grafične strani, se sprašujemo, za katere vrednosti spremenljivke leži graf funkcije pod grafom funkcije . Spodaj sta prikazana grafa dveh logaritemskih funkcij z različnima osnovama (rdeča) in (modra). Osnovi lahko spreminjaš z drsnikoma v enaki barvi, kot sta grafa.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
Riš datoteka

Z zgornjim apletom odgovori na vprašanja.

Če je , je rešitev neenačbe .

Namig


Če je , je rešitev neenačbe .

Namig


Če je in , je rešitev neenačbe .

Namig


Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:

  • Če je , je rešitev neenačbe je .
  • Če je , je rešitev neenačbe je .
  • Če je in , je rešitev neenačbe je .

Izberi osnovi in na sliki odčitaj rešitev.

Izberi ustrezni osnovi in rešitev odčitaj s skice.

Izberi ustrezni osnovi in rešitev odčitaj s slike.

Naloga 1

Izračunaj ničle funkcij.
a)


b)


c)


d)

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:
a)
.

b)
.

c)
.

d)
.

Naloga 2

Reši enačbe.
a)


b)


c)


d)


e)


f)


g)


Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:
a)
.

b)
.

c)
Ni rešitve.

d)
in .

e)
.

f)
in .

g)
.

Naloga 3

Reši neenačbe.
a)
< <

b)
>

c)
< <

d)
< <

e)
< <

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:
a)


b)


c)


d)


e)

Naloga 4

Dana je funkcija . Pri vseh odgovorih zapiši ulomke kot npr.
a) Izračunaj ničlo funkcije.
b) Izračunaj presečišče grafa funkcije in premice .
c) Ugotovi, za katere vrednosti spremenljivke zavzame funkcija negativne vrednosti.
d) Izračunaj, za katere vrednosti spremenljivke leži graf funkcije nad premico .

a) Ničla je:
b) Presečišče je: (, )
c)
d)

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
Rešitev:

a) Ničla je:
b) Presečišče je:
c)
d)

0%
0%