Bài 4 trang 85 SGK Giải tích 12

Đề bài

Giải các phương trình lôgarit:

a)  \({1 \over 2}\log \left( {{x^2} + x - 5} \right) = \log 5{\rm{x}} + \log {1 \over {5{\rm{x}}}}\)

b)  \({1 \over 2}\log \left( {{x^2} - 4{\rm{x}} - 1} \right) = \log 8{\rm{x}} - \log 4{\rm{x}}\)

c)  \({\log _{\sqrt 2 }}x + 4{\log _{4{\rm{x}}}}x + {\log _8}x = 13\)

Hướng dẫn giải

Các bước giải phương trình logarit:

+) Tìm điều kiện xác định.

+) Sử dụng các phương pháp tương ứng để giải phương trình (có các phương pháp: đưa về cùng cơ số, đặt ẩn phụ, mũ hóa….).

+) Giải phương trình để tìm ẩn và so sánh với điều kiện xác định rồi kết luận nghiệm của phương trình.

Bài toán này chủ yếu sử dụng phương pháp đưa về cùng cơ số:   \({\log _a}f\left( x \right) = {\log _a}g\left( x \right) \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}f\left( x \right) > 0\\g\left( x \right) > 0\\f\left( x \right) = g\left( x \right)\end{array} \right..\)

Lời giải chi tiết

a)  \(\frac{1}{2}\log \left( {{x^2} + x - 5} \right) = \log 5x + \log \frac{1}{{5x}}.\)

Điều kiện:  \(\left\{ \begin{array}{l}{x^2} + x - 5 > 0\\5x > 0\\\frac{1}{{5x}} > 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left[ \begin{array}{l}x > \frac{{ - 1 + \sqrt {21} }}{2}\\x < \frac{{ - 1 - \sqrt {21} }}{2}\end{array} \right.\\x > 0\end{array} \right. \Leftrightarrow x > \frac{{ - 1 + \sqrt {21} }}{2} \approx 1,79.\)

 \(\begin{array}{l}Pt \Leftrightarrow \frac{1}{2}\log \left( {{x^2} + x - 5} \right) = \log \left( {5x.\frac{1}{{5x}}} \right)\\ \Leftrightarrow \frac{1}{2}\log \left( {{x^2} + x - 5} \right) = \log 1\\\Leftrightarrow \log \left( {{x^2} + x - 5} \right) = 0\\\Leftrightarrow {x^2} + x - 5 = {10^0}=1\\ \Leftrightarrow {x^2} + x - 6 = 0\\\Leftrightarrow \left( {x + 3} \right)\left( {x - 2} \right) = 0\\ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x + 3 = 0\\x - 2 = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - 3\;\;\left( {ktm} \right)\\x = 2\;\;\left( {tm} \right)\end{array} \right..\end{array}\)

Vậy phương trình có nghiệm \(x=2\).

b)  \(\frac{1}{2}\log \left( {{x^2} - 4x - 1} \right) = \log 8x - \log 4x.\)

Điều kiện:  \(\left\{ \begin{array}{l}{x^2} - 4x - 1 > 0\\8x > 0\\4x > 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left[ \begin{array}{l}x > 2 + \sqrt 5 \\x < 2 - \sqrt 5 \end{array} \right.\\x > 0\end{array} \right. \Leftrightarrow x > 2 + \sqrt 5 .\)

 \(\begin{array}{l}Pt \Leftrightarrow \frac{1}{2}\log \left( {{x^2} - 4x - 1} \right) = \log \frac{{8x}}{{4x}}\\ \Leftrightarrow \log \sqrt {{x^2} - 4x - 1}  = \log 2\\ \Leftrightarrow \sqrt {{x^2} - 4x - 1}  = 2\\ \Leftrightarrow {x^2} - 4x - 1 = 4\\ \Leftrightarrow {x^2} - 4x - 5 = 0\\\Leftrightarrow \left( {x + 1} \right)\left( {x - 5} \right) = 0\\\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x + 1 = 0\\x - 5 = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - 1\;\;\left( {ktm} \right)\\x = 5\;\;\left( {tm} \right)\end{array} \right..\end{array}\)

Vậy phương trình có nghiệm \(x=5.\)

c)  \({\log _{\sqrt 2 }}x + 4{\log _4}x + {\log _8}x = 13.\)

Điều kiện:  \(x > 0.\)

 \(\begin{array}{l}Pt \Leftrightarrow {\log _{{2^{\frac{1}{2}}}}}x + 4{\log _{{2^2}}}x + {\log _{{2^3}}}x = 13\\\Leftrightarrow 2{\log _2}x + 4.\frac{1}{2}{\log _x}x + \frac{1}{3}{\log _2}x = 13\\\Leftrightarrow \frac{{13}}{3}{\log _2}x = 13\\\Leftrightarrow {\log _2}x = 3\\\Leftrightarrow x = {2^3} = 8\;\;\left( {tm} \right).\end{array}\)

Vậy phương trình có nghiệm \(x=8.\)