เราศึกษาลอการิทึมต่อไป ในบทความนี้เราจะพูดถึง การคำนวณลอการิทึมกระบวนการนี้เรียกว่า ลอการิทึม- ขั้นแรก เราจะเข้าใจการคำนวณลอการิทึมตามคำจำกัดความ ต่อไปเรามาดูวิธีการหาค่าลอการิทึมโดยใช้คุณสมบัติของพวกเขา หลังจากนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่การคำนวณลอการิทึมผ่านค่าลอการิทึมอื่น ๆ ที่ระบุในตอนแรก สุดท้ายนี้ เรามาดูวิธีใช้ตารางลอการิทึมกัน ทฤษฎีทั้งหมดมีตัวอย่างพร้อมคำตอบโดยละเอียด
การนำทางหน้า
การคำนวณลอการิทึมตามคำจำกัดความ
ในกรณีที่ง่ายที่สุด สามารถทำได้ค่อนข้างรวดเร็วและง่ายดาย การหาลอการิทึมตามคำจำกัดความ- มาดูกันว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
สาระสำคัญของมันคือการแสดงตัวเลข b ในรูปแบบ a c ซึ่งตามคำจำกัดความของลอการิทึม จำนวน c คือค่าของลอการิทึม ตามคำนิยามแล้ว สายโซ่แห่งความเท่าเทียมกันต่อไปนี้สอดคล้องกับการค้นหาลอการิทึม: log a b=log a a c =c
ดังนั้น การคำนวณลอการิทึมตามคำจำกัดความจึงต้องหาตัวเลข c โดยที่ a c = b และตัว c เองก็เป็นค่าที่ต้องการของลอการิทึม
เมื่อคำนึงถึงข้อมูลในย่อหน้าก่อนหน้า เมื่อตัวเลขภายใต้เครื่องหมายลอการิทึมได้รับจากกำลังของฐานลอการิทึม คุณสามารถระบุได้ทันทีว่าลอการิทึมมีค่าเท่ากับอะไร - ซึ่งเท่ากับเลขชี้กำลัง เรามาแสดงวิธีแก้ปัญหาให้กับตัวอย่างกัน
ตัวอย่าง.
ค้นหาบันทึก 2 2 −3 และคำนวณลอการิทึมธรรมชาติของตัวเลข e 5,3 ด้วย
สารละลาย.
คำจำกัดความของลอการิทึมทำให้เราบอกได้ทันทีว่า log 2 2 −3 =−3 โดยแท้แล้ว ตัวเลขใต้เครื่องหมายลอการิทึมมีค่าเท่ากับฐาน 2 ยกกำลัง −3
ในทำนองเดียวกัน เราพบลอการิทึมที่สอง: lne 5.3 =5.3
คำตอบ:
บันทึก 2 2 −3 =−3 และ lne 5,3 =5,3
หากไม่ได้ระบุเลข b ใต้เครื่องหมายลอการิทึมเป็นกำลังของฐานลอการิทึม คุณต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อดูว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะแทนตัวเลข b ในรูปแบบ a c บ่อยครั้งที่การแสดงนี้ค่อนข้างชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวเลขใต้เครื่องหมายลอการิทึมเท่ากับฐานยกกำลัง 1 หรือ 2 หรือ 3 ...
ตัวอย่าง.
คำนวณบันทึกลอการิทึม 5 25 และ
สารละลาย.
สังเกตได้ง่ายว่า 25=5 2 จะทำให้คุณสามารถคำนวณลอการิทึมแรกได้: log 5 25=log 5 5 2 =2
มาดูการคำนวณลอการิทึมที่สองกันดีกว่า ตัวเลขสามารถแสดงเป็นกำลังของ 7: 
(ดูว่าจำเป็นหรือไม่) เพราะฉะนั้น, 
.
ลองเขียนลอการิทึมตัวที่สามใหม่ในรูปแบบต่อไปนี้ ตอนนี้คุณสามารถเห็นสิ่งนั้นได้แล้ว 
ซึ่งเราก็สรุปได้ว่า 
- ดังนั้นโดยนิยามของลอการิทึม 
.
เขียนวิธีแก้ปัญหาโดยย่อได้ดังนี้: .
คำตอบ:
ล็อก 5 25=2 , 
และ .
เมื่อมีจำนวนธรรมชาติมากพอภายใต้เครื่องหมายลอการิทึม การแยกตัวประกอบให้เป็นตัวประกอบเฉพาะไม่ใช่เรื่องเสียหาย การแสดงตัวเลขเช่นกำลังของฐานลอการิทึมมักจะช่วยได้ ดังนั้นจึงคำนวณลอการิทึมนี้ตามคำจำกัดความ
ตัวอย่าง.
ค้นหาค่าลอการิทึม
สารละลาย.
คุณสมบัติบางอย่างของลอการิทึมช่วยให้คุณสามารถระบุค่าลอการิทึมได้ทันที คุณสมบัติเหล่านี้ประกอบด้วยคุณสมบัติของลอการิทึมของหนึ่งและคุณสมบัติของลอการิทึมของตัวเลขที่เท่ากับฐาน: log 1 1=log a a 0 =0 และ log a a=log a a 1 =1 นั่นคือ เมื่อภายใต้สัญลักษณ์ของลอการิทึม มีตัวเลข 1 หรือตัวเลข a เท่ากับฐานของลอการิทึม ในกรณีนี้ ลอการิทึมจะเท่ากับ 0 และ 1 ตามลำดับ
ตัวอย่าง.
ลอการิทึมและ log10 เท่ากับอะไร?
สารละลาย.
เนื่องจาก จากนั้นจากคำจำกัดความของลอการิทึมจึงเป็นไปตามนั้น 
.
ในตัวอย่างที่สอง ตัวเลข 10 ใต้เครื่องหมายลอการิทึมตรงกับฐาน ดังนั้นลอการิทึมฐานสิบของ 10 จึงเท่ากับ 1 นั่นคือ lg10=lg10 1 =1
คำตอบ:
และ lg10=1 .
โปรดทราบว่าการคำนวณลอการิทึมตามคำจำกัดความ (ซึ่งเราได้กล่าวถึงในย่อหน้าก่อนหน้า) แสดงถึงการใช้บันทึกความเท่าเทียมกัน a a p =p ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติของลอการิทึม
ในทางปฏิบัติ เมื่อตัวเลขใต้เครื่องหมายลอการิทึมและฐานของลอการิทึมสามารถแทนค่ากำลังของจำนวนหนึ่งได้อย่างง่ายดาย การใช้สูตรจะสะดวกมาก 
ซึ่งสอดคล้องกับหนึ่งในคุณสมบัติของลอการิทึม ลองพิจารณาตัวอย่างการค้นหาลอการิทึมซึ่งแสดงให้เห็นการใช้สูตรนี้
ตัวอย่าง.
คำนวณลอการิทึม.
สารละลาย.
คำตอบ:
.
คุณสมบัติของลอการิทึมที่ไม่ได้กล่าวถึงข้างต้นยังใช้ในการคำนวณด้วย แต่เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในย่อหน้าต่อไปนี้
การค้นหาลอการิทึมผ่านลอการิทึมอื่นที่รู้จัก
ข้อมูลในย่อหน้านี้ยังคงเป็นหัวข้อการใช้คุณสมบัติของลอการิทึมเมื่อคำนวณ แต่ข้อแตกต่างที่สำคัญตรงนี้คือคุณสมบัติของลอการิทึมถูกใช้เพื่อแสดงลอการิทึมดั้งเดิมในรูปของลอการิทึมอื่น ซึ่งเป็นค่าที่ทราบ ขอยกตัวอย่างเพื่อความกระจ่าง สมมติว่าเรารู้ว่าบันทึก 2 3µ1.584963 จากนั้นเราสามารถค้นหาบันทึก 2 6 ได้โดยทำการแปลงเล็กน้อยโดยใช้คุณสมบัติของลอการิทึม: บันทึก 2 6=บันทึก 2 (2 3)=บันทึก 2 2+บันทึก 2 3data 1+1,584963=2,584963 .
ในตัวอย่างข้างต้น การใช้คุณสมบัติของลอการิทึมของผลิตภัณฑ์ก็เพียงพอแล้ว อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องใช้คุณสมบัติลอการิทึมที่กว้างขึ้นเพื่อคำนวณลอการิทึมดั้งเดิมผ่านค่าที่กำหนด
ตัวอย่าง.
คำนวณลอการิทึมของ 27 ถึงฐาน 60 หากคุณรู้ว่าบันทึก 60 2=a และบันทึก 60 5=b
สารละลาย.
ดังนั้นเราจึงต้องหาบันทึก 60 27 เห็นได้ง่ายว่า 27 = 3 3 และลอการิทึมดั้งเดิม เนื่องจากคุณสมบัติของลอการิทึมของกำลัง สามารถเขียนใหม่เป็น 3·log 60 3 ได้
ตอนนี้เรามาดูวิธีแสดงบันทึก 60 3 ในรูปของลอการิทึมที่รู้จักกัน คุณสมบัติของลอการิทึมของตัวเลขที่เท่ากับฐานทำให้เราสามารถเขียนบันทึกความเท่าเทียมกัน 60 60=1 ในทางกลับกัน บันทึก 60 60=log60(2 2 3 5)= บันทึก 60 2 2 +บันทึก 60 3+บันทึก 60 5= 2·ล็อก 60 2+ล็อก 60 3+ล็อก 60 5 ดังนั้น, 2 บันทึก 60 2+บันทึก 60 3+บันทึก 60 5=1- เพราะฉะนั้น, ล็อก 60 3=1−2·ล็อก 60 2−ล็อก 60 5=1−2·a−b.
สุดท้าย เราคำนวณลอการิทึมดั้งเดิม: log 60 27=3 log 60 3= 3·(1−2·a−b)=3−6·a−3·b.
คำตอบ:
ล็อก 60 27=3·(1−2·a−b)=3−6·a−3·b.
แยกกันเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงความหมายของสูตรสำหรับการเปลี่ยนไปใช้ฐานใหม่ของลอการิทึมของแบบฟอร์ม 
- ช่วยให้คุณสามารถย้ายจากลอการิทึมที่มีฐานใด ๆ ไปยังลอการิทึมที่มีฐานเฉพาะซึ่งเป็นค่าที่ทราบหรือเป็นไปได้ที่จะค้นหา โดยปกติจากลอการิทึมดั้งเดิมโดยใช้สูตรการเปลี่ยนแปลงพวกเขาจะย้ายไปที่ลอการิทึมในฐานใดฐานหนึ่ง 2, e หรือ 10 เนื่องจากสำหรับฐานเหล่านี้จะมีตารางลอการิทึมที่อนุญาตให้คำนวณค่าด้วยระดับหนึ่ง ความแม่นยำ. ในย่อหน้าถัดไป เราจะแสดงวิธีการดำเนินการนี้
ตารางลอการิทึมและการนำไปใช้
สำหรับการคำนวณค่าลอการิทึมโดยประมาณสามารถใช้ได้ ตารางลอการิทึม- ตารางลอการิทึมฐาน 2 ที่ใช้กันมากที่สุด ตารางลอการิทึมธรรมชาติ และตารางลอการิทึมทศนิยม เมื่อทำงานในระบบเลขฐานสิบ จะสะดวกในการใช้ตารางลอการิทึมตามฐานสิบ ด้วยความช่วยเหลือเราจะเรียนรู้การค้นหาค่าลอการิทึม
ตารางที่นำเสนอช่วยให้คุณค้นหาค่าลอการิทึมทศนิยมของตัวเลขตั้งแต่ 1,000 ถึง 9,999 (มีทศนิยมสามตำแหน่ง) ด้วยความแม่นยำหนึ่งหมื่น เราจะวิเคราะห์หลักการในการค้นหาค่าลอการิทึมโดยใช้ตารางลอการิทึมทศนิยมโดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ - วิธีนี้ชัดเจนกว่า มาหา log1.256 กัน
ในคอลัมน์ด้านซ้ายของตารางลอการิทึมทศนิยม เราพบตัวเลขสองตัวแรกของตัวเลข 1.256 นั่นคือเราพบ 1.2 (ตัวเลขนี้จะวงกลมเป็นสีน้ำเงินเพื่อความชัดเจน) หลักที่สามของหมายเลข 1.256 (หลัก 5) อยู่ในบรรทัดแรกหรือบรรทัดสุดท้ายทางด้านซ้ายของเส้นคู่ (ตัวเลขนี้วงกลมสีแดง) หลักที่สี่ของหมายเลขเดิม 1.256 (หลัก 6) จะอยู่ที่บรรทัดแรกหรือบรรทัดสุดท้ายทางด้านขวาของเส้นคู่ (หมายเลขนี้วงกลมด้วยเส้นสีเขียว) ตอนนี้เราพบตัวเลขในเซลล์ของตารางลอการิทึมที่จุดตัดของแถวที่ทำเครื่องหมายไว้และคอลัมน์ที่ทำเครื่องหมายไว้ (ตัวเลขเหล่านี้จะถูกเน้นด้วยสีส้ม) ผลรวมของตัวเลขที่ทำเครื่องหมายไว้จะให้ค่าลอการิทึมทศนิยมที่ต้องการซึ่งแม่นยำถึงทศนิยมตำแหน่งที่สี่นั่นคือ บันทึก1.236µ0.0969+0.0021=0.0990.
เป็นไปได้หรือไม่โดยใช้ตารางด้านบนเพื่อค้นหาค่าลอการิทึมทศนิยมของตัวเลขที่มีตัวเลขหลังจุดทศนิยมมากกว่าสามหลักรวมทั้งค่าที่เกินช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 9.999 ใช่คุณสามารถ เรามาแสดงวิธีการทำสิ่งนี้ด้วยตัวอย่าง
มาคำนวณ lg102.76332 กัน ก่อนอื่นคุณต้องเขียนลงไป ตัวเลขในรูปแบบมาตรฐาน: 102.76332=1.0276332·10 2. หลังจากนี้ แมนทิสซาควรถูกปัดเศษเป็นทศนิยมตำแหน่งที่สามตามที่เรามี 1.0276332 10 2 µ1.028 10 2ในขณะที่ลอการิทึมฐานสิบดั้งเดิมมีค่าประมาณเท่ากับลอการิทึมของตัวเลขผลลัพธ์ นั่นคือ เราจะหา log102.76332µlg1.028·10 2 ตอนนี้เราใช้คุณสมบัติของลอการิทึม: lg1.028·10 2 =lg1.028+lg10 2 =lg1.028+2- สุดท้าย เราพบค่าลอการิทึม lg1.028 จากตารางลอการิทึมฐานสิบ lg1.028µ0.0086+0.0034=0.012 เป็นผลให้กระบวนการทั้งหมดในการคำนวณลอการิทึมมีลักษณะดังนี้: log102.76332=log1.0276332 10 2 µlg1.028 10 2 = log1.028+lg10 2 =log1.028+2γ0.012+2=2.012.
โดยสรุปเป็นที่น่าสังเกตว่าการใช้ตารางลอการิทึมทศนิยมคุณสามารถคำนวณค่าโดยประมาณของลอการิทึมใดก็ได้ ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะใช้สูตรการเปลี่ยนแปลงเพื่อไปยังลอการิทึมทศนิยมค้นหาค่าในตารางและทำการคำนวณที่เหลือ
ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณบันทึก 2 3 กัน ตามสูตรการเปลี่ยนไปใช้ฐานใหม่ของลอการิทึม เรามี . จากตารางลอการิทึมทศนิยม เราพบ log3γ0.4771 และ log2γ0.3010 ดังนั้น, 
.
อ้างอิง.
- โคลโมโกรอฟ เอ.เอ็น., อับรามอฟ เอ.เอ็ม., ดุดนิตซิน ยู.พี. และอื่น ๆ พีชคณิตและจุดเริ่มต้นของการวิเคราะห์: หนังสือเรียนสำหรับเกรด 10 - 11 ของสถาบันการศึกษาทั่วไป
- Gusev V.A., Mordkovich A.G. คณิตศาสตร์ (คู่มือสำหรับผู้เข้าโรงเรียนเทคนิค)
วันนี้เราจะมาพูดถึง สูตรลอการิทึมและให้ตัวบ่งชี้ ตัวอย่างการแก้ปัญหา.
พวกเขาเองบ่งบอกถึงรูปแบบการแก้ปัญหาตามคุณสมบัติพื้นฐานของลอการิทึม ก่อนที่จะใช้สูตรลอการิทึมเพื่อแก้โจทย์ ให้เราเตือนคุณเกี่ยวกับคุณสมบัติทั้งหมดก่อน:
ตอนนี้เราจะแสดงตามสูตร (คุณสมบัติ) เหล่านี้ ตัวอย่างการแก้ลอการิทึม.
ตัวอย่างการแก้ลอการิทึมตามสูตร
ลอการิทึมจำนวนบวก b ถึงฐาน a (เขียนแทนด้วยบันทึก a b) คือเลขชี้กำลังที่ต้องยก a ขึ้นเพื่อให้ได้ b โดยมี b > 0, a > 0 และ 1
ตามคำจำกัดความ ให้บันทึก a b = x ซึ่งเทียบเท่ากับ a x = b ดังนั้น ให้บันทึก a a x = x
ลอการิทึมตัวอย่าง:
บันทึก 2 8 = 3 เพราะ 2 3 = 8
บันทึก 7 49 = 2 เพราะ 7 2 = 49
บันทึก 5 1/5 = -1 เพราะ 5 -1 = 1/5
ลอการิทึมทศนิยม- นี่คือลอการิทึมสามัญซึ่งมีฐานคือ 10 ซึ่งแสดงว่าเป็น lg
บันทึก 10 100 = 2 เพราะ 10 2 = 100
ลอการิทึมธรรมชาติ- ยังเป็นลอการิทึมสามัญหรือลอการิทึม แต่มีฐาน e (e = 2.71828... - จำนวนอตรรกยะ) แสดงว่า ln.
ขอแนะนำให้จดจำสูตรหรือคุณสมบัติของลอการิทึมเพราะเราจะต้องใช้ในภายหลังเมื่อแก้ลอการิทึม สมการลอการิทึมและอสมการ เรามาทำงานแต่ละสูตรอีกครั้งพร้อมตัวอย่าง
- เอกลักษณ์ลอการิทึมพื้นฐาน
บันทึก a b = b8 2ล็อก 8 3 = (8 2ล็อก 8 3) 2 = 3 2 = 9
- ลอการิทึมของผลิตภัณฑ์เท่ากับผลรวมของลอการิทึม
บันทึก a (bc) = บันทึก a b + บันทึก a cบันทึก 3 8.1 + บันทึก 3 10 = บันทึก 3 (8.1*10) = บันทึก 3 81 = 4
- ลอการิทึมของผลหารเท่ากับผลต่างของลอการิทึม
log a (b/c) = บันทึก a b - บันทึก a c9 บันทึก 5 50 /9 บันทึก 5 2 = 9 บันทึก 5 50- บันทึก 5 2 = 9 บันทึก 5 25 = 9 2 = 81
- คุณสมบัติของกำลังของเลขลอการิทึมและฐานของลอการิทึม
เลขชี้กำลังของจำนวนลอการิทึม log a b m = mlog a b
เลขชี้กำลังของฐานของลอการิทึม log a n b =1/n*log a b
บันทึก a n b m = m/n*บันทึก a b
ถ้า m = n เราจะได้ log a n b n = log a b
บันทึก 4 9 = บันทึก 2 2 3 2 = บันทึก 2 3
- การเปลี่ยนไปสู่รากฐานใหม่
บันทึก a b = บันทึก c b/บันทึก c aถ้า c = b เราจะได้บันทึก b b = 1
จากนั้นให้ล็อก a b = 1/log b a
บันทึก 0.8 3*บันทึก 3 1.25 = บันทึก 0.8 3*บันทึก 0.8 1.25/บันทึก 0.8 3 = บันทึก 0.8 1.25 = บันทึก 4/5 5/4 = -1
อย่างที่คุณเห็น สูตรลอการิทึมไม่ได้ซับซ้อนอย่างที่คิด ตอนนี้ เมื่อดูตัวอย่างการแก้ลอการิทึมแล้ว เราก็มาดูสมการลอการิทึมกันดีกว่า เราจะดูตัวอย่างการแก้สมการลอการิทึมโดยละเอียดในบทความ: "" อย่าพลาด!
หากคุณยังคงมีคำถามเกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหา โปรดเขียนคำถามเหล่านั้นในความคิดเห็นในบทความ
หมายเหตุ: เราตัดสินใจเลือกชั้นเรียนการศึกษาอื่นและศึกษาต่อต่างประเทศเป็นตัวเลือก
องค์ประกอบหนึ่งของพีชคณิตระดับดั้งเดิมคือลอการิทึม ชื่อนี้มาจากภาษากรีก มาจากคำว่า ตัวเลข หรือ อำนาจ หมายถึง เลขยกกำลังที่ต้องยกขึ้นเพื่อหาเลขท้าย
ประเภทของลอการิทึม
- log a b – ลอการิทึมของตัวเลข b ถึงฐาน a (a > 0, a ≠ 1, b > 0);
- log b – ลอการิทึมทศนิยม (ลอการิทึมถึงฐาน 10, a = 10);
- ln b – ลอการิทึมธรรมชาติ (ลอการิทึมถึงฐาน e, a = e)
วิธีการแก้ลอการิทึม?
ลอการิทึมของ b ถึงฐาน a เป็นเลขชี้กำลังที่ต้องยก b ขึ้นเป็นฐาน a ผลลัพธ์ที่ได้จะออกเสียงดังนี้: “ลอการิทึมของ b ถึงฐาน a” วิธีแก้ปัญหาลอการิทึมคือคุณต้องหากำลังที่กำหนดเป็นตัวเลขจากตัวเลขที่ระบุ มีกฎพื้นฐานบางประการในการกำหนดหรือแก้ลอการิทึม รวมถึงการแปลงสัญกรณ์ด้วย เมื่อใช้พวกมัน สมการลอการิทึมจะถูกแก้ไข พบอนุพันธ์ ปริพันธ์ได้รับการแก้ไข และดำเนินการอื่น ๆ อีกมากมาย โดยพื้นฐานแล้ว การแก้ลอการิทึมนั้นจะใช้สัญกรณ์แบบง่าย ด้านล่างนี้เป็นสูตรและคุณสมบัติพื้นฐาน:
สำหรับใดๆ ; ก > 0; a ≠ 1 และสำหรับ x ใด ๆ ; ใช่ > 0
- บันทึก a b = b – ข้อมูลประจำตัวลอการิทึมพื้นฐาน
- บันทึก 1 = 0
- โลกา ก = 1
- บันทึก a (x y) = บันทึก a x + บันทึก a y
- บันทึก a x/ y = บันทึก a x – บันทึก a y
- บันทึก a 1/x = -บันทึก x
- บันทึก a x p = p บันทึก a x
- log a k x = 1/k log a x สำหรับ k ≠ 0
- บันทึก a x = บันทึก a c x c
- log a x = log b x/ log b a – สูตรสำหรับการย้ายไปยังฐานใหม่
- บันทึก a x = 1/บันทึก x a
วิธีแก้ลอการิทึม - คำแนะนำทีละขั้นตอนในการแก้ปัญหา
- ขั้นแรก เขียนสมการที่ต้องการ
โปรดทราบ: หากลอการิทึมฐานคือ 10 รายการจะถูกย่อให้สั้นลง ส่งผลให้มีลอการิทึมฐานสิบ หากมีจำนวนธรรมชาติ e เราก็จะเขียนมันลงไป โดยลดให้เป็นลอการิทึมธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าผลลัพธ์ของลอการิทึมทั้งหมดคือกำลังที่เลขฐานถูกยกขึ้นเพื่อให้ได้เลข b
วิธีแก้ปัญหาอยู่ที่การคำนวณระดับนี้โดยตรง ก่อนที่จะแก้นิพจน์ด้วยลอการิทึมจะต้องทำให้ง่ายขึ้นตามกฎนั่นคือการใช้สูตร คุณสามารถค้นหาตัวตนหลักได้โดยย้อนกลับไปในบทความเล็กน้อย
เมื่อบวกและลบลอการิทึมด้วยตัวเลขสองตัวที่แตกต่างกันแต่มีฐานเท่ากัน ให้แทนที่ด้วยลอการิทึมตัวเดียวด้วยผลคูณหรือการหารของตัวเลข b และ c ตามลำดับ ในกรณีนี้ คุณสามารถใช้สูตรในการย้ายไปยังฐานอื่นได้ (ดูด้านบน)
หากคุณใช้นิพจน์เพื่อลดความซับซ้อนของลอการิทึม มีข้อจำกัดบางประการที่ต้องพิจารณา และนั่นคือ: ฐานของลอการิทึม a เป็นเพียงจำนวนบวก แต่ไม่เท่ากับ 1 จำนวน b เช่น a ต้องมากกว่าศูนย์
มีหลายกรณีที่การทำให้นิพจน์ง่ายขึ้น คุณจะไม่สามารถคำนวณลอการิทึมเป็นตัวเลขได้ มันเกิดขึ้นที่การแสดงออกดังกล่าวไม่สมเหตุสมผลเพราะเลขยกกำลังจำนวนมากเป็นจำนวนอตรรกยะ ภายใต้เงื่อนไขนี้ ให้ปล่อยให้กำลังของตัวเลขเป็นลอการิทึม
คำแนะนำ
เขียนนิพจน์ลอการิทึมที่กำหนด ถ้านิพจน์ใช้ลอการิทึมเป็น 10 สัญกรณ์ของมันจะสั้นลงและมีลักษณะดังนี้: lg b คือลอการิทึมทศนิยม หากลอการิทึมมีตัวเลข e เป็นฐาน ให้เขียนนิพจน์: ln b – ลอการิทึมธรรมชาติ เป็นที่เข้าใจกันว่าผลลัพธ์ของค่าใดๆ คือกำลังที่ต้องยกเลขฐานขึ้นเพื่อให้ได้เลข b
เมื่อค้นหาผลรวมของสองฟังก์ชัน คุณเพียงแค่ต้องแยกความแตกต่างทีละฟังก์ชันแล้วบวกผลลัพธ์: (u+v)" = u"+v";
เมื่อค้นหาอนุพันธ์ของผลคูณของฟังก์ชันทั้งสอง จำเป็นต้องคูณอนุพันธ์ของฟังก์ชันแรกด้วยฟังก์ชันที่สอง แล้วบวกอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่สองคูณด้วยฟังก์ชันแรก: (u*v)" = u"*v +วี"*คุณ;
ในการที่จะหาอนุพันธ์ของผลหารของสองฟังก์ชันนั้น จำเป็นต้องลบผลคูณของอนุพันธ์ของเงินปันผลคูณด้วยฟังก์ชันตัวหารด้วยผลคูณของอนุพันธ์ของตัวหารคูณด้วยฟังก์ชันของเงินปันผล แล้วหาร ทั้งหมดนี้ด้วยฟังก์ชันตัวหารกำลังสอง (u/v)" = (u"*v-v"*u)/v^2;
หากได้รับฟังก์ชันที่ซับซ้อนก็จำเป็นต้องคูณอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายในและอนุพันธ์ของฟังก์ชันภายนอก ให้ y=u(v(x)) แล้วก็ y"(x)=y"(u)*v"(x)
ด้วยการใช้ผลลัพธ์ที่ได้ข้างต้น คุณสามารถแยกแยะฟังก์ชันได้เกือบทุกฟังก์ชัน ลองดูตัวอย่างบางส่วน:
y=x^4, y"=4*x^(4-1)=4*x^3;
y=2*x^3*(e^x-x^2+6), y"=2*(3*x^2*(e^x-x^2+6)+x^3*(e^x-2 *x));
นอกจากนี้ยังมีปัญหาเกี่ยวกับการคำนวณอนุพันธ์ ณ จุดหนึ่งด้วย ปล่อยให้ฟังก์ชัน y=e^(x^2+6x+5) ถูกกำหนดไว้ คุณจะต้องค้นหาค่าของฟังก์ชันที่จุด x=1
1) ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชัน: y"=e^(x^2-6x+5)*(2*x +6)
2) คำนวณค่าของฟังก์ชัน ณ จุดที่กำหนด y"(1)=8*e^0=8
วิดีโอในหัวข้อ
คำแนะนำที่เป็นประโยชน์
เรียนรู้ตารางอนุพันธ์เบื้องต้น ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาได้อย่างมาก
แหล่งที่มา:
- อนุพันธ์ของค่าคงที่
แล้วสมการอตรรกยะกับสมการตรรกยะแตกต่างกันอย่างไร? ถ้าตัวแปรที่ไม่รู้จักอยู่ใต้เครื่องหมายรากที่สอง จะถือว่าสมการไม่ลงตัว
คำแนะนำ
วิธีการหลักในการแก้สมการดังกล่าวคือวิธีสร้างทั้งสองด้าน สมการเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส อย่างไรก็ตาม. นี่เป็นเรื่องธรรมชาติ สิ่งแรกที่คุณต้องทำคือกำจัดป้ายนั้นออก วิธีนี้ไม่ใช่เรื่องยากในทางเทคนิค แต่บางครั้งอาจทำให้เกิดปัญหาได้ ตัวอย่างเช่น สมการคือ v(2x-5)=v(4x-7) ยกกำลังสองทั้งสองข้างจะได้ 2x-5=4x-7 การแก้สมการดังกล่าวไม่ใช่เรื่องยาก x=1. แต่จะไม่ให้หมายเลข 1 สมการ- ทำไม แทนค่าหนึ่งลงในสมการแทนค่า x และด้านขวาและด้านซ้ายจะมีนิพจน์ที่ไม่สมเหตุสมผล กล่าวคือ ค่านี้ไม่ถูกต้องสำหรับรากที่สอง ดังนั้น 1 จึงเป็นรากที่ไม่เกี่ยวข้อง ดังนั้นสมการนี้จึงไม่มีราก
ดังนั้นสมการไร้เหตุผลจึงถูกแก้โดยใช้วิธีการยกกำลังสองทั้งสองข้าง และเมื่อแก้สมการได้แล้วจำเป็นต้องตัดรากที่ไม่เกี่ยวข้องออก เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้แทนที่รากที่พบลงในสมการดั้งเดิม
พิจารณาอีกอันหนึ่ง
2х+vх-3=0
แน่นอนว่าสมการนี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้สมการเดียวกันกับสมการก่อนหน้า ย้ายสารประกอบ สมการซึ่งไม่มีรากที่สอง ให้ไปทางด้านขวาแล้วใช้วิธียกกำลังสอง แก้สมการตรรกยะและรากที่เกิดขึ้น แต่ยังอีกอันที่หรูหรากว่าอีกด้วย ป้อนตัวแปรใหม่ vх=y. ดังนั้น คุณจะได้สมการในรูปแบบ 2y2+y-3=0 นั่นคือสมการกำลังสองธรรมดา ค้นหารากของมัน y1=1 และ y2=-3/2 ต่อไปแก้สอง สมการ vh=1; วх=-3/2. สมการที่สองไม่มีราก จากสมการแรกเราพบว่า x=1 อย่าลืมตรวจสอบรากด้วย
การแก้ไขตัวตนนั้นค่อนข้างง่าย ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงที่เหมือนกันจนกว่าจะบรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของการดำเนินการทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย งานที่มีอยู่จะได้รับการแก้ไข
คุณจะต้อง
- - กระดาษ;
- - ปากกา.
คำแนะนำ
การแปลงที่ง่ายที่สุดคือการคูณพีชคณิตแบบย่อ (เช่น กำลังสองของผลรวม (ผลต่าง), ผลต่างของกำลังสอง, ผลรวม (ผลต่าง), ลูกบาศก์ของผลรวม (ผลต่าง)) นอกจากนี้ยังมีสูตรตรีโกณมิติอีกมากมายซึ่งโดยพื้นฐานแล้วมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวที่เหมือนกัน
ที่จริงแล้ว กำลังสองของผลรวมของสองเทอมจะเท่ากับกำลังสองของเทอมแรกบวกสองเท่าของผลคูณของเทอมแรกคูณวินาที และบวกด้วยกำลังสองของเทอมที่สอง นั่นคือ (a+b)^2= (a+ ข)(a+b)=a^2+ab +ba+b ^2=a^2+2ab+b^2
ลดความซับซ้อนทั้งสองอย่าง
หลักการทั่วไปของการแก้ปัญหา
ทำซ้ำจากหนังสือเรียนเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์หรือคณิตศาสตร์ชั้นสูงว่าอินทิกรัลจำกัดเขตคืออะไร ดังที่ทราบกันดีว่าคำตอบของอินทิกรัลจำกัดเขตคือฟังก์ชันที่อนุพันธ์จะให้ค่าปริพันธ์ ฟังก์ชันนี้เรียกว่าแอนติเดริเวทีฟ ตามหลักการนี้ อินทิกรัลหลักจะถูกสร้างขึ้นพิจารณาจากประเภทของปริพันธ์ว่าปริพันธ์ของตารางใดที่เหมาะสมในกรณีนี้ ไม่สามารถระบุสิ่งนี้ได้ทันทีเสมอไป บ่อยครั้งที่รูปแบบตารางจะสังเกตเห็นได้เฉพาะหลังจากการแปลงหลายครั้งเพื่อทำให้ปริพันธ์ง่ายขึ้น
วิธีการเปลี่ยนตัวแปร
ถ้าปริพันธ์เป็นฟังก์ชันตรีโกณมิติซึ่งมีอาร์กิวเมนต์เป็นพหุนาม ให้ลองใช้วิธีเปลี่ยนตัวแปร เพื่อที่จะทำสิ่งนี้ ให้แทนที่พหุนามในอาร์กิวเมนต์ของปริพันธ์ด้วยตัวแปรใหม่บางตัว ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรใหม่และเก่า ให้กำหนดขีดจำกัดใหม่ของการรวม เมื่อสร้างความแตกต่างให้กับนิพจน์นี้ ให้ค้นหาส่วนต่างใหม่ใน ดังนั้น คุณจะได้รูปแบบใหม่ของอินทิกรัลก่อนหน้า ปิดหรือสอดคล้องกับอินทิกรัลตารางบางอันการแก้อินทิกรัลชนิดที่สอง
หากอินทิกรัลเป็นอินทิกรัลชนิดที่สอง ซึ่งเป็นรูปแบบเวกเตอร์ของอินทิกรัล คุณจะต้องใช้กฎในการเปลี่ยนจากอินทิกรัลเหล่านี้เป็นสเกลาร์ กฎข้อหนึ่งคือความสัมพันธ์ระหว่างออสโตรกราดสกี-เกาส์ กฎข้อนี้อนุญาตให้เราย้ายจากฟลักซ์ของโรเตอร์ของฟังก์ชันเวกเตอร์บางฟังก์ชันไปเป็นอินทิกรัลสามส่วนเหนือไดเวอร์เจนต์ของสนามเวกเตอร์ที่กำหนดการทดแทนขีดจำกัดการรวม
หลังจากค้นหาแอนติเดริเวทีฟแล้ว ก็จำเป็นต้องแทนที่ขีดจำกัดของการอินทิเกรต ขั้นแรก แทนที่ค่าของขีดจำกัดบนลงในนิพจน์ของแอนติเดริเวทีฟ คุณจะได้เลขจำนวนหนึ่ง จากนั้น ให้ลบจำนวนอื่นที่ได้รับจากขีดจำกัดล่างออกจากผลลัพธ์เป็นค่าแอนติเดริเวทีฟ หากหนึ่งในขีดจำกัดของการอินทิเกรตมีค่าอนันต์ เมื่อแทนที่มันลงในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ จำเป็นต้องไปที่ขีดจำกัดแล้วค้นหาว่านิพจน์มีแนวโน้มว่าอย่างไรหากอินทิกรัลเป็นแบบสองมิติหรือสามมิติ คุณจะต้องแสดงขีดจำกัดของอินทิกรัลในเชิงเรขาคณิตเพื่อทำความเข้าใจวิธีประเมินอินทิกรัล อันที่จริง ในกรณีของอินทิกรัลสามมิติ ขีดจำกัดของอินทิเกรตอาจเป็นระนาบทั้งหมดที่จำกัดปริมาตรที่อินทิกรัล
ในวิดีโอนี้ ฉันจะเริ่มบทเรียนยาวๆ เกี่ยวกับสมการลอการิทึม ตอนนี้คุณมีสามตัวอย่างโดยเราจะเรียนรู้วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดซึ่งเรียกว่า - โปรโตซัว.
บันทึก 0.5 (3x − 1) = −3
บันทึก (x + 3) = 3 + 2 บันทึก 5
ฉันขอเตือนคุณว่าสมการลอการิทึมที่ง่ายที่สุดมีดังต่อไปนี้:
บันทึก a f (x) = b
ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญคือต้องมีตัวแปร x อยู่ภายในอาร์กิวเมนต์เท่านั้น กล่าวคือ เฉพาะในฟังก์ชัน f (x) และตัวเลข a และ b เป็นเพียงตัวเลข และไม่ว่าในกรณีใด จะเป็นฟังก์ชันที่มีตัวแปร x
วิธีการแก้ปัญหาขั้นพื้นฐาน
มีหลายวิธีในการแก้ไขโครงสร้างดังกล่าว ตัวอย่างเช่น ครูส่วนใหญ่ที่โรงเรียนเสนอวิธีนี้: แสดงฟังก์ชัน f (x) ทันทีโดยใช้สูตร ฉ ( x ) = ข นั่นคือเมื่อคุณเจอการก่อสร้างที่ง่ายที่สุดคุณสามารถไปยังวิธีแก้ปัญหาได้ทันทีโดยไม่ต้องดำเนินการหรือก่อสร้างเพิ่มเติม
ใช่แน่นอนว่าการตัดสินใจจะต้องถูกต้อง แต่ปัญหาของสูตรนี้คือนักเรียนส่วนใหญ่ ไม่เข้าใจมันมาจากไหน และทำไมเราถึงยกตัวอักษร a ขึ้นถึงตัวอักษร b
ด้วยเหตุนี้ ฉันมักจะเห็นข้อผิดพลาดที่น่ารำคาญมาก เช่น เมื่อมีการสลับตัวอักษรเหล่านี้ ต้องเข้าใจสูตรนี้หรือยัดเยียดให้ และวิธีที่สองนำไปสู่ข้อผิดพลาดในช่วงเวลาที่ไม่เหมาะสมและสำคัญที่สุด: ระหว่างการสอบ การทดสอบ ฯลฯ
นั่นคือเหตุผลที่ฉันแนะนำให้นักเรียนทุกคนละทิ้งสูตรมาตรฐานของโรงเรียนและใช้วิธีที่สองในการแก้สมการลอการิทึมซึ่งตามที่คุณคงเดาได้จากชื่อนั้นเรียกว่า รูปแบบบัญญัติ.
แนวคิดเบื้องหลังรูปแบบ Canonical นั้นเรียบง่าย ลองดูปัญหาของเราอีกครั้ง: ทางด้านซ้ายเรามี log a และโดยตัวอักษร a เราหมายถึงตัวเลข และไม่ว่าในกรณีใดฟังก์ชันจะมีตัวแปร x ดังนั้น จดหมายฉบับนี้จึงอยู่ภายใต้ข้อจำกัดทั้งหมดที่กำหนดไว้บนพื้นฐานของลอการิทึม กล่าวคือ:
1 ≠ ก > 0
ในทางกลับกัน จากสมการเดียวกัน เราจะเห็นว่าลอการิทึมต้องเท่ากับจำนวน b และไม่มีการกำหนดข้อจำกัดใดๆ กับตัวอักษรนี้ เนื่องจากสามารถรับค่าใดๆ ก็ได้ ทั้งบวกและลบ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับค่าที่ฟังก์ชัน f(x) ใช้
และที่นี่ เราจำกฎอันมหัศจรรย์ของเราที่ว่าจำนวน b ใดๆ สามารถแทนเป็นลอการิทึมของฐาน a ของ a ยกกำลังของ b:
b = บันทึก a a b
จะจำสูตรนี้ได้อย่างไร? ใช่ ง่ายมาก ลองเขียนโครงสร้างต่อไปนี้:
b = b 1 = b บันทึก a
แน่นอน ในกรณีนี้ ข้อจำกัดทั้งหมดที่เราจดไว้ตอนเริ่มต้นเกิดขึ้น ทีนี้ ลองใช้คุณสมบัติพื้นฐานของลอการิทึมแล้วแนะนำตัวคูณ b ให้เป็นกำลังของ a เราได้รับ:
b = b 1 = b บันทึก a a = บันทึก a a b
เป็นผลให้สมการดั้งเดิมจะถูกเขียนใหม่ดังนี้:
บันทึก a f (x) = บันทึก a a b → f (x) = a b
นั่นคือทั้งหมดที่ ฟังก์ชันใหม่ไม่มีลอการิทึมอีกต่อไป และสามารถแก้ไขได้โดยใช้เทคนิคพีชคณิตมาตรฐาน
แน่นอนว่าตอนนี้มีคนจะคัดค้าน: เหตุใดจึงต้องสร้างสูตรมาตรฐานบางประเภทขึ้นมาทำไมต้องดำเนินการเพิ่มเติมอีกสองขั้นตอนที่ไม่จำเป็นหากสามารถย้ายจากการออกแบบดั้งเดิมไปเป็นสูตรสุดท้ายได้ทันที ใช่ ถ้าเพียงเพราะนักเรียนส่วนใหญ่ไม่เข้าใจว่าสูตรนี้มาจากไหน และเป็นผลให้ทำผิดพลาดเป็นประจำเมื่อนำไปใช้
แต่ลำดับการกระทำนี้ซึ่งประกอบด้วยสามขั้นตอนช่วยให้คุณสามารถแก้สมการลอการิทึมดั้งเดิมได้แม้ว่าคุณจะไม่เข้าใจว่าสูตรสุดท้ายมาจากไหนก็ตาม อย่างไรก็ตาม รายการนี้เรียกว่าสูตรมาตรฐาน:
บันทึก a f (x) = บันทึก a a b
ความสะดวกของรูปแบบบัญญัติยังอยู่ที่ว่าสามารถใช้เพื่อแก้สมการลอการิทึมในระดับที่กว้างมาก และไม่ใช่แค่สมการที่ง่ายที่สุดที่เรากำลังพิจารณาอยู่ในปัจจุบัน
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตอนนี้เรามาดูตัวอย่างจริงกัน ดังนั้นเรามาตัดสินใจกัน:
บันทึก 0.5 (3x − 1) = −3
ลองเขียนใหม่แบบนี้:
บันทึก 0.5 (3x − 1) = บันทึก 0.5 0.5 −3
นักเรียนหลายคนรีบเร่งรีบยกเลข 0.5 ขึ้นมาเป็นกำลังที่มาหาเราจากปัญหาเดิมทันที แน่นอน เมื่อคุณได้รับการฝึกฝนมาเป็นอย่างดีในการแก้ปัญหาดังกล่าวแล้ว คุณสามารถดำเนินการขั้นตอนนี้ได้ทันที
อย่างไรก็ตาม หากคุณเพิ่งเริ่มศึกษาหัวข้อนี้ จะเป็นการดีกว่าที่จะไม่รีบเร่งเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดที่น่ารังเกียจ ดังนั้นเราจึงมีรูปแบบบัญญัติ เรามี:
3x - 1 = 0.5 −3
นี่ไม่ใช่สมการลอการิทึมอีกต่อไป แต่เป็นสมการเชิงเส้นเทียบกับตัวแปร x เพื่อแก้ปัญหานี้ ขั้นแรกให้ดูที่เลข 0.5 ยกกำลัง −3 โปรดทราบว่า 0.5 คือ 1/2
(1/2) −3 = (2/1) 3 = 8
แปลงเศษส่วนทศนิยมทั้งหมดให้เป็นเศษส่วนร่วมเมื่อแก้สมการลอการิทึม
เราเขียนใหม่และรับ:
3x - 1 = 8
3x = 9
x = 3
แค่นั้นแหละ เราก็ได้คำตอบแล้ว ปัญหาแรกได้รับการแก้ไขแล้ว
ภารกิจที่สอง
มาดูงานที่สองกันดีกว่า:
ดังที่เราเห็นสมการนี้ไม่ใช่สมการที่ง่ายที่สุดอีกต่อไป หากเพียงเพราะมีความแตกต่างทางด้านซ้ายและไม่ใช่ลอการิทึมเดียวต่อฐานเดียว
ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องกำจัดความแตกต่างนี้ออกไป ในกรณีนี้ทุกอย่างง่ายมาก มาดูฐานให้ละเอียดยิ่งขึ้น ทางด้านซ้ายคือตัวเลขใต้รูท:
คำแนะนำทั่วไป: ในสมการลอการิทึมทั้งหมด พยายามกำจัดราก เช่น จากรายการที่มีรากและไปยังฟังก์ชันกำลัง เพียงเพราะว่าเลขชี้กำลังของกำลังเหล่านี้ถูกนำออกจากเครื่องหมายของลอการิทึมอย่างง่ายดาย และท้ายที่สุดก็เป็นเช่นนั้น รายการช่วยลดความยุ่งยากและเพิ่มความเร็วในการคำนวณอย่างมาก ลองเขียนมันลงไปดังนี้:
ตอนนี้ให้เราจำคุณสมบัติอันน่าทึ่งของลอการิทึม: กำลังสามารถได้มาจากอาร์กิวเมนต์เช่นเดียวกับจากฐาน ในกรณีที่มีเหตุ จะเกิดสิ่งต่อไปนี้:
บันทึก a k b = 1/k loga b
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวเลขที่อยู่ในกำลังฐานจะถูกยกไปข้างหน้าและในขณะเดียวกันก็กลับด้าน นั่นคือ มันจะกลายเป็นจำนวนกลับกัน ในกรณีของเรา ระดับฐานคือ 1/2 เราก็เลยเอาออกมาเป็น 2/1 ได้. เราได้รับ:
5 2 บันทึก 5 x − บันทึก 5 x = 18
10 ล็อก 5 x − ล็อก 5 x = 18
โปรดทราบ: คุณไม่ควรกำจัดลอการิทึมในขั้นตอนนี้ไม่ว่าในกรณีใด จำคณิตศาสตร์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4-5 และลำดับการดำเนินการ: การคูณจะดำเนินการก่อน จากนั้นจึงบวกและลบเท่านั้น ในกรณีนี้ เราจะลบหนึ่งในองค์ประกอบเดียวกันออกจาก 10 องค์ประกอบ:
9 บันทึก 5 x = 18
บันทึก 5 x = 2
ตอนนี้สมการของเราดูเท่าที่ควร นี่เป็นโครงสร้างที่ง่ายที่สุด และเราแก้ไขมันโดยใช้รูปแบบมาตรฐาน:
บันทึก 5 x = บันทึก 5 5 2
x = 5 2
x = 25
นั่นคือทั้งหมดที่ ปัญหาที่สองได้รับการแก้ไขแล้ว
ตัวอย่างที่สาม
มาดูงานที่สามกันดีกว่า:
บันทึก (x + 3) = 3 + 2 บันทึก 5
ฉันขอเตือนคุณถึงสูตรต่อไปนี้:
บันทึก b = บันทึก 10 ข
หากด้วยเหตุผลบางอย่างคุณสับสนกับสัญกรณ์ บันทึก b จากนั้นเมื่อทำการคำนวณทั้งหมดคุณก็สามารถเขียนบันทึก 10 ข . คุณสามารถทำงานกับลอการิทึมทศนิยมได้เช่นเดียวกับลอการิทึมอื่น: รับกำลังบวกและแทนตัวเลขใด ๆ ในรูปแบบ lg 10
ตอนนี้เราจะใช้คุณสมบัติเหล่านี้ในการแก้ปัญหาเนื่องจากไม่ใช่คุณสมบัติที่ง่ายที่สุดที่เราจดไว้ตอนเริ่มต้นบทเรียน
ขั้นแรก โปรดทราบว่าสามารถเพิ่มตัวประกอบ 2 หน้า lg 5 ได้และกลายเป็นกำลังของฐาน 5 นอกจากนี้ เทอมอิสระ 3 ยังสามารถแสดงเป็นลอการิทึมได้ด้วย ซึ่งสังเกตได้ง่ายมากจากสัญกรณ์ของเรา
ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: สามารถแสดงตัวเลขใดก็ได้เป็นบันทึกถึงฐาน 10:
3 = บันทึก 10 10 3 = บันทึก 10 3
มาเขียนปัญหาเดิมใหม่โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงที่ได้รับ:
บันทึก (x − 3) = บันทึก 1,000 + บันทึก 25
บันทึก (x − 3) = บันทึก 1,000 25
บันทึก (x − 3) = บันทึก 25,000
เรามีรูปแบบบัญญัติอยู่ตรงหน้าเราอีกครั้งและได้มาโดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงนั่นคือ สมการลอการิทึมที่ง่ายที่สุดไม่ปรากฏที่ใดเลย
นี่คือสิ่งที่ฉันพูดถึงในตอนต้นของบทเรียน รูปแบบ Canonical ช่วยให้คุณแก้ปัญหาในชั้นเรียนได้กว้างกว่าสูตรมาตรฐานของโรงเรียนที่ครูในโรงเรียนส่วนใหญ่บอก
เพียงเท่านี้ เรากำจัดเครื่องหมายของลอการิทึมทศนิยมออกไป และเราได้โครงสร้างเชิงเส้นอย่างง่าย:
x + 3 = 25,000
x = 24,997
ทั้งหมด! ปัญหาได้รับการแก้ไขแล้ว
หมายเหตุเกี่ยวกับขอบเขต
ในที่นี้ ข้าพเจ้าอยากจะกล่าวถึงข้อสังเกตที่สำคัญเกี่ยวกับขอบเขตของคำจำกัดความ แน่นอนว่าตอนนี้จะต้องมีนักเรียนและครูที่จะพูดว่า: “เมื่อเราแก้นิพจน์ด้วยลอการิทึม เราต้องจำไว้ว่าอาร์กิวเมนต์ f (x) จะต้องมากกว่าศูนย์!” ในเรื่องนี้มีคำถามเชิงตรรกะเกิดขึ้น: เหตุใดเราจึงไม่ต้องการให้ความไม่เท่าเทียมกันนี้ได้รับความพึงพอใจในปัญหาใด ๆ ที่พิจารณา?
ไม่ต้องกังวล. ในกรณีเหล่านี้ จะไม่มีรากเพิ่มเติมปรากฏขึ้น และนี่ก็เป็นเคล็ดลับดีๆ อีกประการหนึ่งที่ช่วยให้คุณเร่งการแก้ปัญหาได้ แค่รู้ว่าถ้าในปัญหา ตัวแปร x เกิดขึ้นที่เดียวเท่านั้น (หรือในอาร์กิวเมนต์เดียวของลอการิทึมเดียว) และไม่มีที่อื่นในกรณีของเราที่ตัวแปร x ปรากฏ จากนั้นให้เขียนโดเมนของคำจำกัดความ ไม่จำเป็นเพราะมันจะถูกดำเนินการโดยอัตโนมัติ
ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: ในสมการแรกเราได้ 3x − 1 นั่นคือ อาร์กิวเมนต์ควรเท่ากับ 8 ซึ่งหมายความว่า 3x − 1 จะมากกว่าศูนย์โดยอัตโนมัติ
ด้วยความสำเร็จแบบเดียวกัน เราสามารถเขียนได้ว่าในกรณีที่สอง x ควรเท่ากับ 5 2 นั่นคือ มันมากกว่าศูนย์อย่างแน่นอน และในกรณีที่สาม โดยที่ x + 3 = 25,000 กล่าวคือ เห็นได้ชัดว่ามากกว่าศูนย์อีกครั้ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ขอบเขตจะเป็นไปตามอัตโนมัติ แต่เฉพาะในกรณีที่ x เกิดขึ้นเฉพาะในอาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมเดียวเท่านั้น
นั่นคือทั้งหมดที่คุณต้องรู้เพื่อแก้ไขปัญหาที่ง่ายที่สุด กฎข้อนี้เพียงอย่างเดียว ร่วมกับกฎการเปลี่ยนแปลง จะช่วยให้คุณสามารถแก้ไขปัญหาประเภทต่างๆ ได้กว้างมาก
แต่ขอบอกตามตรงว่าในที่สุดเพื่อที่จะเข้าใจเทคนิคนี้เพื่อเรียนรู้วิธีใช้รูปแบบบัญญัติของสมการลอการิทึมการดูบทเรียนวิดีโอเพียงบทเดียวนั้นไม่เพียงพอ ดังนั้นตอนนี้ ให้ดาวน์โหลดตัวเลือกสำหรับโซลูชันอิสระที่แนบมากับบทเรียนวิดีโอนี้ และเริ่มแก้ไขงานอิสระอย่างน้อยหนึ่งในสองงานนี้
จะใช้เวลาไม่กี่นาทีจริงๆ แต่ผลของการฝึกอบรมดังกล่าวจะสูงกว่าการที่คุณดูบทเรียนวิดีโอนี้มาก
ฉันหวังว่าบทเรียนนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจสมการลอการิทึม ใช้รูปแบบ Canonical ลดความซับซ้อนของนิพจน์โดยใช้กฎสำหรับการทำงานกับลอการิทึม - แล้วคุณจะไม่กลัวปัญหาใดๆ นั่นคือทั้งหมดที่ฉันมีสำหรับวันนี้
โดยคำนึงถึงขอบเขตของคำจำกัดความ
ตอนนี้ เรามาพูดถึงขอบเขตของคำจำกัดความของฟังก์ชันลอการิทึม และสิ่งนี้ส่งผลต่อการแก้สมการลอการิทึมอย่างไร พิจารณาการสร้างแบบฟอร์ม
บันทึก a f (x) = b
นิพจน์ดังกล่าวเรียกว่าง่ายที่สุด - มีเพียงฟังก์ชันเดียวเท่านั้นและตัวเลข a และ b เป็นเพียงตัวเลขและไม่ว่าในกรณีใดฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับตัวแปร x มันสามารถแก้ไขได้ง่ายมาก คุณเพียงแค่ต้องใช้สูตร:
b = บันทึก a a b
สูตรนี้เป็นหนึ่งในคุณสมบัติสำคัญของลอการิทึม และเมื่อนำไปแทนนิพจน์เดิม เราจะได้ดังต่อไปนี้:
บันทึก a f (x) = บันทึก a a b
ฉ (x) = ข
นี่เป็นสูตรที่คุ้นเคยจากตำราเรียนของโรงเรียน นักเรียนหลายคนอาจจะมีคำถาม: เนื่องจากในนิพจน์ดั้งเดิม ฟังก์ชัน f (x) อยู่ใต้เครื่องหมายบันทึก จึงมีข้อ จำกัด ต่อไปนี้:
ฉ(x) > 0
ข้อจำกัดนี้มีผลเนื่องจากไม่มีลอการิทึมของจำนวนลบ ดังนั้นบางทีจากข้อจำกัดนี้ ควรมีการแนะนำการตรวจสอบคำตอบหรือไม่ บางทีอาจจำเป็นต้องแทรกลงในแหล่งที่มา?
ไม่ ในสมการลอการิทึมที่ง่ายที่สุด ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบเพิ่มเติม และนี่คือเหตุผล ดูสูตรสุดท้ายของเรา:
ฉ (x) = ข
ความจริงก็คือตัวเลข a ไม่ว่าในกรณีใดมากกว่า 0 - ข้อกำหนดนี้ถูกกำหนดโดยลอการิทึมด้วย เลข a เป็นฐาน ในกรณีนี้ ไม่มีการกำหนดข้อจำกัดใดๆ กับหมายเลข b แต่นั่นไม่สำคัญ เพราะไม่ว่าเราจะยกกำลังเท่าใด เราก็จะยังคงได้เลขบวกที่เอาท์พุต ดังนั้นข้อกำหนด f (x) > 0 จึงเป็นไปตามข้อกำหนดโดยอัตโนมัติ
สิ่งที่ควรตรวจสอบจริงๆ คือโดเมนของฟังก์ชันใต้เครื่องหมายบันทึก อาจมีโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อน และคุณต้องจับตาดูโครงสร้างเหล่านี้อย่างแน่นอนในระหว่างกระบวนการแก้ไขปัญหา มาดูกัน.
งานแรก:
ขั้นตอนแรก: แปลงเศษส่วนทางขวา เราได้รับ:
เรากำจัดเครื่องหมายลอการิทึมและรับสมการไม่ลงตัวตามปกติ:
จากรากที่ได้รับมีเพียงอันแรกเท่านั้นที่เหมาะกับเราเนื่องจากรูทที่สองมีค่าน้อยกว่าศูนย์ คำตอบเดียวคือหมายเลข 9 เท่านี้ก็หมดปัญหาแล้ว ไม่ต้องตรวจสอบเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่านิพจน์ใต้เครื่องหมายลอการิทึมมีค่ามากกว่า 0 เพราะไม่ใช่แค่มากกว่า 0 แต่ตามเงื่อนไขของสมการจะเท่ากับ 2 ดังนั้นข้อกำหนด "มากกว่าศูนย์ ” พึงพอใจโดยอัตโนมัติ
มาดูงานที่สองกันดีกว่า:
ทุกอย่างเหมือนกันที่นี่ เราเขียนการก่อสร้างใหม่แทนที่สาม:
เรากำจัดเครื่องหมายลอการิทึมและรับสมการไม่ลงตัว:
เราจัดวางทั้งสองด้านโดยคำนึงถึงข้อจำกัดต่างๆ และรับ:
4 − 6x − x 2 = (x − 4) 2
4 − 6x − x 2 = x 2 + 8x + 16
x 2 + 8x + 16 −4 + 6x + x 2 = 0
2x 2 + 14x + 12 = 0 |:2
x 2 + 7x + 6 = 0
เราแก้สมการผลลัพธ์ผ่านการจำแนก:
ง = 49 - 24 = 25
x 1 = −1
x 2 = −6
แต่ x = −6 ไม่เหมาะกับเรา เพราะหากเราแทนจำนวนนี้เป็นอสมการ เราจะได้:
−6 + 4 = −2 < 0
ในกรณีของเรา จำเป็นต้องมากกว่า 0 หรือเท่ากับในกรณีที่รุนแรง แต่ x = −1 เหมาะกับเรา:
−1 + 4 = 3 > 0
คำตอบเดียวในกรณีของเราคือ x = −1 นั่นคือวิธีแก้ปัญหา กลับไปที่จุดเริ่มต้นของการคำนวณของเรากัน
ประเด็นหลักจากบทเรียนนี้คือ คุณไม่จำเป็นต้องตรวจสอบข้อจำกัดของฟังก์ชันในสมการลอการิทึมอย่างง่าย เนื่องจากในระหว่างกระบวนการแก้ไขปัญหา ข้อจำกัดทั้งหมดจะเป็นไปตามโดยอัตโนมัติ
อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่ได้หมายความว่าคุณจะลืมการตรวจสอบได้เลย ในกระบวนการทำงานกับสมการลอการิทึม สมการลอการิทึมอาจกลายเป็นสมการที่ไม่ลงตัว ซึ่งจะมีข้อ จำกัด และข้อกำหนดของตัวเองสำหรับด้านขวา ซึ่งเราได้เห็นในวันนี้ในสองตัวอย่างที่แตกต่างกัน
รู้สึกอิสระที่จะแก้ไขปัญหาดังกล่าวและระมัดระวังเป็นพิเศษหากมีต้นเหตุในการโต้แย้ง
สมการลอการิทึมที่มีฐานต่างกัน
เราศึกษาสมการลอการิทึมต่อไปและดูอีกสองเทคนิคที่น่าสนใจซึ่งเป็นวิธีที่ทันสมัยในการแก้โครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ก่อนอื่น เรามาจำไว้ว่าปัญหาที่ง่ายที่สุดจะได้รับการแก้ไขอย่างไร:
บันทึก a f (x) = b
ในรายการนี้ a และ b เป็นตัวเลข และในฟังก์ชัน f (x) ต้องมีตัวแปร x ปรากฏ และมีเพียง x จะต้องอยู่ในอาร์กิวเมนต์เท่านั้น เราจะแปลงสมการลอการิทึมดังกล่าวโดยใช้รูปแบบมาตรฐาน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ โปรดทราบว่า
b = บันทึก a a b
ยิ่งไปกว่านั้น a b ยังเป็นข้อโต้แย้งอีกด้วย ลองเขียนนิพจน์นี้ใหม่ดังนี้:
บันทึก a f (x) = บันทึก a a b
นี่คือสิ่งที่เราพยายามทำให้สำเร็จ เพื่อให้มีลอการิทึมเป็นฐาน a ทั้งทางซ้ายและขวา ในกรณีนี้ เราสามารถขีดฆ่าเครื่องหมายบันทึกในเชิงเปรียบเทียบได้ และจากมุมมองทางคณิตศาสตร์เราสามารถพูดได้ว่าเรากำลังเทียบเคียงข้อโต้แย้ง:
ฉ (x) = ข
เป็นผลให้เราจะได้รับนิพจน์ใหม่ที่จะแก้ไขได้ง่ายกว่ามาก ลองใช้กฎนี้กับปัญหาของเราวันนี้
ดังนั้นการออกแบบครั้งแรก:
ก่อนอื่น ฉันสังเกตว่าทางขวาเป็นเศษส่วนซึ่งมีตัวส่วนเป็นลอก เมื่อคุณเห็นสำนวนเช่นนี้ เป็นความคิดที่ดีที่จะจดจำคุณสมบัติอันยอดเยี่ยมของลอการิทึม:
เมื่อแปลเป็นภาษารัสเซีย หมายความว่าลอการิทึมใดๆ สามารถแสดงเป็นผลหารของลอการิทึมสองตัวที่มีฐาน c ใดๆ ได้ แน่นอน 0< с ≠ 1.
ดังนั้น: สูตรนี้มีกรณีพิเศษที่ยอดเยี่ยมอย่างหนึ่ง เมื่อตัวแปร c เท่ากับตัวแปร ข. ในกรณีนี้เราจะได้โครงสร้างดังนี้:
นี่คือโครงสร้างที่เราเห็นจากเครื่องหมายทางขวามือในสมการของเรา ลองแทนที่โครงสร้างนี้ด้วย log a b เราได้รับ:
กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อเปรียบเทียบกับงานดั้งเดิม เราได้สลับอาร์กิวเมนต์และฐานของลอการิทึม เราต้องกลับเศษส่วนแทน.
เราจำได้ว่าระดับใดๆ สามารถหาได้จากฐานตามกฎต่อไปนี้:
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ค่าสัมประสิทธิ์ k ซึ่งเป็นกำลังของฐานจะแสดงเป็นเศษส่วนกลับหัว ลองทำให้มันเป็นเศษส่วนกลับด้าน:
ไม่สามารถปล่อยตัวประกอบเศษส่วนไว้ข้างหน้าได้ เพราะในกรณีนี้ เราจะไม่สามารถแสดงสัญกรณ์นี้เป็นรูปแบบมาตรฐานได้ (ท้ายที่สุดแล้ว ในรูปแบบมาตรฐานนั้นไม่มีปัจจัยเพิ่มเติมก่อนลอการิทึมตัวที่สอง) ดังนั้น เรามาบวกเศษส่วน 1/4 เข้ากับอาร์กิวเมนต์เป็นกำลัง:
ตอนนี้เราถือเอาข้อโต้แย้งที่มีฐานเหมือนกัน (และฐานของเราเหมือนกันจริงๆ) และเขียน:
x + 5 = 1
x = −4
นั่นคือทั้งหมดที่ เราได้คำตอบของสมการลอการิทึมแรกแล้ว โปรดทราบ: ในปัญหาเดิม ตัวแปร x ปรากฏในบันทึกเดียวเท่านั้น และปรากฏในอาร์กิวเมนต์ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องตรวจสอบโดเมน และจำนวน x = −4 ของเราคือคำตอบจริงๆ
ตอนนี้เรามาดูนิพจน์ที่สองกัน:
บันทึก 56 = บันทึก 2 บันทึก 2 7 − 3log (x + 4)
ในที่นี้ นอกเหนือจากลอการิทึมปกติแล้ว เราจะต้องทำงานกับบันทึก f (x) ด้วย จะแก้สมการดังกล่าวได้อย่างไร? สำหรับนักเรียนที่ไม่ได้เตรียมตัวไว้ อาจดูเหมือนเป็นงานที่ยาก แต่จริงๆ แล้ว ทุกอย่างสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีเบื้องต้น
ลองดูคำว่า lg 2 log 2 7 อย่างใกล้ชิด เราจะพูดอะไรเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้บ้าง? ฐานและอาร์กิวเมนต์ของ log และ lg เหมือนกัน และควรให้แนวคิดบางประการ จำอีกครั้งว่าพลังถูกนำออกมาจากใต้สัญลักษณ์ลอการิทึมอย่างไร:
บันทึก a bn = nlog a b
กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งที่เป็นกำลังของ b ในการโต้แย้งจะกลายเป็นปัจจัยที่อยู่หน้าบันทึกนั่นเอง ลองใช้สูตรนี้กับนิพจน์ lg 2 log 2 7 อย่ากลัว lg 2 - นี่คือนิพจน์ที่พบบ่อยที่สุด คุณสามารถเขียนใหม่ได้ดังนี้:
กฎทั้งหมดที่ใช้กับลอการิทึมอื่นนั้นถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัจจัยที่อยู่ข้างหน้าสามารถเพิ่มระดับของการโต้แย้งได้ ลองเขียนมันลงไป:
บ่อยครั้งที่นักเรียนไม่เห็นการกระทำนี้โดยตรง เนื่องจากการป้อนบันทึกรายการหนึ่งภายใต้สัญลักษณ์ของอีกรายการหนึ่งนั้นไม่ดี ในความเป็นจริงไม่มีอะไรที่ผิดกฎหมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ ยิ่งไปกว่านั้น เรายังได้รับสูตรที่คำนวณได้ง่ายหากคุณจำกฎสำคัญได้:
สูตรนี้ถือได้ว่าเป็นทั้งคำจำกัดความและเป็นหนึ่งในคุณสมบัติ ไม่ว่าในกรณีใด หากคุณกำลังแปลงสมการลอการิทึม คุณควรรู้สูตรนี้เหมือนกับที่คุณทราบถึงการแสดงบันทึกของตัวเลขใดๆ
กลับมาที่งานของเรากันดีกว่า เราเขียนมันใหม่โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าเทอมแรกทางขวาของเครื่องหมายเท่ากับจะเท่ากับ lg 7 เรามี:
แอลจี 56 = แอลจี 7 - 3แอลจี (x + 4)
เลื่อน lg 7 ไปทางซ้ายเราจะได้:
แอลจี 56 - แอลจี 7 = −3แอลจี (x + 4)
เราลบนิพจน์ทางด้านซ้ายเนื่องจากมีฐานเท่ากัน:
แอลจี (56/7) = −3แอลจี (x + 4)
ทีนี้ลองมาดูสมการที่เราได้รับกันดีกว่า ในทางปฏิบัติแล้ว มันเป็นรูปแบบมาตรฐาน แต่มีตัวประกอบ −3 ทางด้านขวา มาเพิ่มลงในอาร์กิวเมนต์ lg ที่ถูกต้อง:
บันทึก 8 = บันทึก (x + 4) −3
ก่อนหน้าเราคือรูปแบบบัญญัติของสมการลอการิทึมดังนั้นเราจึงขีดฆ่าเครื่องหมาย lg และถือเอาข้อโต้แย้ง:
(x + 4) −3 = 8
x + 4 = 0.5
แค่นั้นแหละ! เราแก้สมการลอการิทึมที่สองแล้ว ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบเพิ่มเติม เนื่องจากในปัญหาเดิม x มีอยู่ในอาร์กิวเมนต์เดียวเท่านั้น
ให้ฉันระบุประเด็นสำคัญของบทเรียนนี้อีกครั้ง
สูตรหลักที่สอนในบทเรียนทั้งหมดในหน้านี้สำหรับการแก้สมการลอการิทึมคือรูปแบบมาตรฐาน และอย่ากลัวความจริงที่ว่าหนังสือเรียนของโรงเรียนส่วนใหญ่สอนให้คุณแก้ไขปัญหาดังกล่าวแตกต่างออกไป เครื่องมือนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากและช่วยให้คุณสามารถแก้ไขปัญหาในประเภทที่กว้างกว่าปัญหาที่ง่ายที่สุดที่เราศึกษาตอนเริ่มต้นบทเรียน
นอกจากนี้ ในการแก้สมการลอการิทึม การทราบคุณสมบัติพื้นฐานจะเป็นประโยชน์ กล่าวคือ:
- สูตรสำหรับการย้ายไปยังฐานเดียวและกรณีพิเศษเมื่อเราย้อนกลับบันทึก (ซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับเราในปัญหาแรก)
- สูตรการบวกและการลบกำลังจากเครื่องหมายลอการิทึม ในกรณีนี้ นักเรียนจำนวนมากติดขัดและไม่เห็นว่าปริญญาที่นำออกและแนะนำอาจมีบันทึก f (x) ในตัวมันเอง ไม่มีอะไรผิดปกติกับที่ เราสามารถแนะนำบันทึกหนึ่งตามสัญลักษณ์ของอีกบันทึกหนึ่งและในเวลาเดียวกันก็ทำให้การแก้ปัญหาง่ายขึ้นอย่างมากซึ่งเป็นสิ่งที่เราสังเกตเห็นในกรณีที่สอง
โดยสรุป ฉันต้องการเสริมว่าไม่จำเป็นต้องตรวจสอบโดเมนของคำจำกัดความในแต่ละกรณี เนื่องจากตัวแปร x ปรากฏอยู่ในสัญลักษณ์บันทึกเดียวเท่านั้น และในขณะเดียวกันก็อยู่ในอาร์กิวเมนต์ของมัน ด้วยเหตุนี้ ข้อกำหนดทั้งหมดของขอบเขตจึงได้รับการปฏิบัติตามโดยอัตโนมัติ
ปัญหาเกี่ยวกับฐานตัวแปร
วันนี้เราจะมาดูสมการลอการิทึม ซึ่งสำหรับนักเรียนหลายๆ คนดูเหมือนไม่ได้มาตรฐาน หรือแก้ไม่ได้ทั้งหมด เรากำลังพูดถึงนิพจน์ที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับตัวเลข แต่เกี่ยวกับตัวแปรและฟังก์ชันคู่ เราจะแก้ไขโครงสร้างดังกล่าวโดยใช้เทคนิคมาตรฐานของเรา นั่นคือผ่านรูปแบบมาตรฐาน
ขั้นแรก เรามาจำไว้ว่าปัญหาที่ง่ายที่สุดจะได้รับการแก้ไขอย่างไรโดยพิจารณาจากตัวเลขธรรมดา ดังนั้นการก่อสร้างที่ง่ายที่สุดจึงเรียกว่า
บันทึก a f (x) = b
เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวเราสามารถใช้สูตรต่อไปนี้:
b = บันทึก a a b
เราเขียนนิพจน์ดั้งเดิมของเราใหม่และรับ:
บันทึก a f (x) = บันทึก a a b
จากนั้นเราก็ถือเอาข้อโต้แย้งเช่น เราเขียน:
ฉ (x) = ข
ดังนั้นเราจึงกำจัดเครื่องหมายบันทึกและแก้ไขปัญหาปกติ ในกรณีนี้ รากที่ได้จากการแก้ปัญหาจะเป็นรากของสมการลอการิทึมดั้งเดิม นอกจากนี้ บันทึกเมื่อทั้งซ้ายและขวาอยู่ในลอการิทึมเดียวกันและมีฐานเดียวกันจะเรียกว่ารูปแบบมาตรฐาน เป็นบันทึกที่เราจะพยายามลดการออกแบบในปัจจุบันลง ไปกันเลย
งานแรก:
บันทึก x − 2 (2x 2 − 13x + 18) = 1
แทนที่ 1 ด้วยบันทึก x − 2 (x − 2) 1 ระดับที่เราสังเกตเห็นในการโต้แย้งคือตัวเลข b ที่อยู่ทางด้านขวาของเครื่องหมายเท่ากับ งั้น ลองเขียนพจน์ของเราใหม่. เราได้รับ:
บันทึก x − 2 (2x 2 − 13x + 18) = บันทึก x − 2 (x − 2)
เราเห็นอะไร? ตรงหน้าเราคือรูปแบบมาตรฐานของสมการลอการิทึม ดังนั้นเราจึงสามารถถือเอาข้อโต้แย้งได้อย่างปลอดภัย เราได้รับ:
2x 2 − 13x + 18 = x − 2
แต่การแก้ปัญหาไม่ได้จบเพียงแค่นั้น เพราะสมการนี้ไม่เทียบเท่ากับสมการดั้งเดิม ท้ายที่สุดแล้ว โครงสร้างผลลัพธ์ประกอบด้วยฟังก์ชันที่กำหนดไว้บนเส้นจำนวนทั้งหมด และลอการิทึมดั้งเดิมของเราจะไม่ถูกกำหนดทุกที่และไม่เสมอไป
ดังนั้นเราจึงต้องเขียนโดเมนของคำจำกัดความแยกกัน อย่าแบ่งผมและเขียนข้อกำหนดทั้งหมดก่อน:
ขั้นแรก อาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมแต่ละตัวต้องมากกว่า 0:
2x 2 − 13x + 18 > 0
x - 2 > 0
ประการที่สอง ฐานต้องไม่เพียงแต่มากกว่า 0 แต่ยังแตกต่างจาก 1 ด้วย:
x - 2 ≠ 1
ผลลัพธ์ที่ได้คือระบบ:
แต่อย่าตกใจไป: เมื่อประมวลผลสมการลอการิทึม ระบบดังกล่าวสามารถทำให้ง่ายขึ้นได้มาก
ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: ในด้านหนึ่ง เราจำเป็นต้องให้ฟังก์ชันกำลังสองต้องมากกว่าศูนย์ และในทางกลับกัน ฟังก์ชันกำลังสองนี้ต้องเท่ากับนิพจน์เชิงเส้นบางตัว ซึ่งกำหนดให้ต้องมากกว่าศูนย์ด้วย
ในกรณีนี้ หากเราต้องการ x − 2 > 0 ก็จะเป็นไปตามข้อกำหนด 2x 2 − 13x + 18 > 0 โดยอัตโนมัติ ดังนั้นเราจึงสามารถขีดฆ่าอสมการที่มีฟังก์ชันกำลังสองได้อย่างปลอดภัย ดังนั้น จำนวนนิพจน์ที่มีอยู่ในระบบของเราจะลดลงเหลือสามรายการ
แน่นอน เราสามารถตัดอสมการเชิงเส้นออกไปได้ง่ายๆ เช่นเดียวกัน นั่นคือ ขีดฆ่า x − 2 > 0 และกำหนดให้ 2x 2 − 13x + 18 > 0 แต่คุณต้องยอมรับว่าการแก้อสมการเชิงเส้นที่ง่ายที่สุดนั้นเร็วกว่ามากและ ง่ายกว่ากำลังสองแม้จะอยู่ภายใต้เงื่อนไขว่าผลจากการแก้ระบบทั้งหมดนี้เราได้รากที่เหมือนกัน
โดยทั่วไป พยายามปรับการคำนวณให้เหมาะสมทุกครั้งที่เป็นไปได้ และในกรณีของสมการลอการิทึม ให้ขีดฆ่าอสมการที่ยากที่สุดออก
มาเขียนระบบของเราใหม่:
นี่คือระบบของสามสำนวน ซึ่งอันที่จริงแล้วสองสำนวนเราได้จัดการไปแล้ว ลองเขียนสมการกำลังสองแยกกันแล้วแก้มัน:
2x 2 - 14x + 20 = 0
x 2 − 7x + 10 = 0
ตรงหน้าเราคือตรีโกณมิติกำลังสองแบบลดรูป ดังนั้น เราจึงใช้สูตรของเวียตาได้ เราได้รับ:
(x − 5)(x − 2) = 0
x 1 = 5
x 2 = 2
ตอนนี้เรากลับมาที่ระบบของเราและพบว่า x = 2 ไม่เหมาะกับเรา เพราะเราต้องการให้ x มากกว่า 2 อย่างเคร่งครัด
แต่ x = 5 เหมาะกับเราอย่างยิ่ง เลข 5 มากกว่า 2 และในเวลาเดียวกัน 5 ก็ไม่เท่ากับ 3 ดังนั้น ทางออกเดียวสำหรับระบบนี้คือ x = 5
เพียงเท่านี้ ปัญหาก็ได้รับการแก้ไข รวมถึงคำนึงถึง ODZ ด้วย มาดูสมการที่สองกันดีกว่า การคำนวณที่น่าสนใจและให้ข้อมูลอื่นๆ รอเราอยู่ที่นี่:
ขั้นตอนแรก: เช่นเดียวกับครั้งที่แล้ว เรานำเรื่องทั้งหมดนี้มาอยู่ในรูปแบบบัญญัติ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เราสามารถเขียนหมายเลข 9 ได้ดังนี้:
คุณไม่จำเป็นต้องแตะฐานด้วยราก แต่เป็นการดีกว่าถ้าเปลี่ยนข้อโต้แย้ง ลองย้ายจากรากไปสู่ยกกำลังด้วยเลขชี้กำลังที่เป็นตรรกยะกัน มาเขียนกัน:
ผมขออย่าเขียนสมการลอการิทึมขนาดใหญ่ทั้งหมดของเราใหม่ แต่ให้ถือเอาข้อโต้แย้งทันที:
x 3 + 10x 2 + 31x + 30 = x 3 + 9x 2 + 27x + 27
x 2 + 4x + 3 = 0
ตรงหน้าเราคือตรีโกณมิติกำลังสองที่ลดลงใหม่ ลองใช้สูตรของ Vieta แล้วเขียนว่า:
(x + 3)(x + 1) = 0
x 1 = −3
x 2 = −1
เราได้รากแล้ว แต่ไม่มีใครรับประกันว่ามันจะเข้ากับสมการลอการิทึมดั้งเดิม ท้ายที่สุดแล้ว สัญญาณบันทึกกำหนดข้อ จำกัด เพิ่มเติม (ที่นี่เราควรเขียนระบบ แต่เนื่องจากลักษณะที่ยุ่งยากของโครงสร้างทั้งหมด ฉันจึงตัดสินใจคำนวณโดเมนของคำจำกัดความแยกกัน)
ก่อนอื่น โปรดจำไว้ว่าอาร์กิวเมนต์ต้องมากกว่า 0 กล่าวคือ:
เหล่านี้เป็นข้อกำหนดที่กำหนดโดยขอบเขตของคำจำกัดความ
ให้เราทราบทันทีว่าเนื่องจากเราเปรียบสองนิพจน์แรกของระบบให้เท่ากัน เราจึงสามารถขีดฆ่านิพจน์ใดๆ ออกไปได้ ขีดฆ่าอันแรกออกไปเพราะมันดูคุกคามมากกว่าอันที่สอง
นอกจากนี้ โปรดทราบว่าการแก้อสมการที่สองและสามจะเป็นชุดเดียวกัน (ลูกบาศก์ของจำนวนบางตัวมากกว่าศูนย์หากจำนวนนี้มากกว่าศูนย์ ในทำนองเดียวกันด้วยรากของระดับที่สาม - ความไม่เท่าเทียมกันเหล่านี้ มีความคล้ายคลึงกันโดยสิ้นเชิง เราจึงสามารถขีดฆ่าได้)
แต่ด้วยความไม่เท่าเทียมกันประการที่สาม สิ่งนี้จะไม่ได้ผล กำจัดเครื่องหมายกรณฑ์ทางซ้ายโดยยกทั้งสองส่วนเป็นลูกบาศก์ เราได้รับ:
ดังนั้นเราจึงได้รับข้อกำหนดดังต่อไปนี้:
− 2 ≠ x > −3
ค่ารากใดของเรา: x 1 = −3 หรือ x 2 = −1 ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ แน่นอนว่ามีเพียง x = −1 เท่านั้น เนื่องจาก x = −3 ไม่เป็นไปตามอสมการแรก (เนื่องจากอสมการของเราเข้มงวด) กลับมาที่ปัญหาของเรา เราได้หนึ่งราก: x = −1 แค่นั้นแหละ ปัญหาได้รับการแก้ไขแล้ว
ประเด็นสำคัญของงานนี้อีกครั้ง:
- คุณสามารถประยุกต์และแก้สมการลอการิทึมโดยใช้รูปแบบมาตรฐานได้ตามต้องการ นักเรียนที่ทำสัญลักษณ์ดังกล่าว แทนที่จะย้ายจากปัญหาเดิมโดยตรงไปยังโครงสร้างเช่น log a f (x) = b กลับสร้างข้อผิดพลาดน้อยกว่านักเรียนที่เร่งรีบไปที่ไหนสักแห่ง โดยข้ามขั้นตอนการคำนวณขั้นกลางไป
- ทันทีที่ฐานตัวแปรปรากฏในลอการิทึม ปัญหาจะยุติลงอย่างง่ายที่สุด ดังนั้น เมื่อแก้ไข จำเป็นต้องคำนึงถึงโดเมนของคำจำกัดความ: อาร์กิวเมนต์ต้องมากกว่าศูนย์ และฐานต้องไม่เพียงแต่มากกว่า 0 เท่านั้น แต่ต้องไม่เท่ากับ 1 ด้วย
ข้อกำหนดขั้นสุดท้ายสามารถนำไปใช้กับคำตอบสุดท้ายได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น คุณสามารถแก้ปัญหาทั้งระบบที่มีข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับโดเมนของคำจำกัดความ ในทางกลับกัน คุณสามารถแก้ปัญหาได้ด้วยตัวเองก่อน จากนั้นจึงจำขอบเขตของคำจำกัดความ แยกงานออกในรูปแบบของระบบและนำไปใช้กับรากที่เป็นผลลัพธ์
วิธีการเลือกเมื่อแก้สมการลอการิทึมนั้นขึ้นอยู่กับคุณ ยังไงซะคำตอบก็จะเหมือนเดิม