Bài 2 trang 90 SGK Giải tích 12

Đề bài

Giải các bất phương trình lôgarit:

a) \(lo{g_8}\left( {4 - {\rm{ }}2x} \right){\rm{ }} \ge {\rm{ }}2\);

b) \(log_{\frac{1}{5}}(3x - 5)\) > \(log_{\frac{1}{5}}(x +1)\);

c) \(lo{g_{0,2}}x{\rm{ }}-{\rm{ }}lo{g_5}\left( {x - {\rm{ }}2} \right){\rm{ }} < {\rm{ }}lo{g_{0,2}}3\); 

d) \(log_{3}^{2}x - 5log_3 x + 6 ≤ 0\).

Hướng dẫn giải

a) Tìm ĐK.

Giải phương trình logarit cơ bản: \({\log _a}x \ge b \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}a > 1\\x \ge {a^b}\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}0 < a < 1\\0 < x \le {a^b}\end{array} \right.\end{array} \right.\).

b) Tìm ĐK.

Giải phương trình logarit cơ bản: \({\log _a}f\left( x \right) > {\log _a}g\left( x \right) \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}a > 1\\f\left( x \right) > g\left( x \right)\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}0 < a < 1\\f\left( x \right) < g\left( x \right)\end{array} \right.\end{array} \right.\).

c) Tìm ĐK.

Đưa về cùng logarit cơ số 0,2, sử dụng công thức cộng các logarit cùng cơ số: \({\log _a}x + {\log _a}y = {\log _a}\left( {xy} \right)\) (giả sử các biểu thức là có nghĩa).

Đưa về bất phương trình logarit cơ bản: 

\({\log _a}f\left( x \right) < {\log _a}g\left( x \right) \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}a > 1\\0 < f\left( x \right) < g\left( x \right)\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}0 < a < 1\\f\left( x \right) > g\left( x \right) > 0\end{array} \right.\end{array} \right.\).

d) Tìm ĐK.

Giải bất phương trình bằng phương pháp đặt ẩn phụ: \(t = log_3x\), đưa về phương trình bậc hai ẩn t.

Lời giải chi tiết

a) Điều kiện: \(4 - 2x > 0 \Leftrightarrow x < 2\)

\(\begin{array}{l}\,\,\,\,\,\,{\log _8}\left( {4 - 2x} \right) \ge 2\\\Leftrightarrow 4 - 2x \ge 8^2=64 \,\,(Do \,8>1)\\\Leftrightarrow 2x \le - 60\\\Leftrightarrow x \le - 30\end{array}\).

Kết hợp điều kiện \(x<2\) ta có \(x \le -30\).

Vậy tập nghiệm của bất phương trình là: \(S = \left( { - \infty ;-30} \right]\)

b) ĐK: 

\(\left\{ \begin{array}{l}3x - 5 > 0\\x + 1 > 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x > \frac{5}{3}\\x > - 1\end{array} \right. \Leftrightarrow x > \frac{5}{3}\)

\(\begin{array}{l}{\log _{\frac{1}{5}}}\left( {3x - 5} \right) > {\log _{\frac{1}{5}}}\left( {x + 1} \right)\\\Leftrightarrow 3x - 5 < x + 1\,\, (Do\, {{1}\over{5}}<1)\\\Leftrightarrow 2x < 6\\\Leftrightarrow x < 3\end{array}\).

Kết hợp điều kiện ta có: \({{5} \over {3}} <x<3\).

c) Điều kiện: \(x > 2\). Chú ý rằng

\(log_5(x- 2) = log_{\left ( \frac{1}{5} \right )^{-1}}(x- 2) = -log_{0,2}(x- 2)\), nên bất phương trình đã cho tương đương với

      \(lo{g_{0,2}}x{\rm{ }} + lo{g_{0,2}}\left( {x - {\rm{ }}2} \right) < {\rm{ }}lo{g_{0,2}}3\)

\(⇔lo{g_{0,2}}x\left( {x - {\rm{ }}2} \right){\rm{ }} < {\rm{ }}lo{g_{0,2}}3 \)

\(\Leftrightarrow {\rm{ }}x{\rm{ }}\left( {x{\rm{ }} - {\rm{ }}2} \right){\rm{ }} > {\rm{ }}3\) 

\(⇔ x^2- 2x – 3 > 0 \)

\(⇔ (x - 3) (x+ 1) > 0\)

\(⇔ x - 3 > 0 ⇔ x > 3\) (do \(x > 2\)).

Vậy tập nghiệm của bất phương trình là \( S = \left( 2; +\infty \right) \).

d) ĐK: \(x>0\).

Đặt \(t = log_3x\) ta được bất phương trình 

\(t^2– 5t + 6 ≤  0 ⇔ 2 ≤ t ≤ 3\).

\(⇔2 ≤ log_3x ≤3 ⇔2^3 ≤  x ≤ 3^3  ⇔ 9 ≤ x ≤ 27\).

Kết hợp điều kiện ta có \(9 ≤ x ≤ 27\).

Vậy tập nghiệm của bất phương trình là \( S = \left[9;27 \right] \).