Muuttuja eksponentissa

Millä taktiikalla ratkaistaan yhtälö 2^x=3^x?
9181
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 9

Vanhimmat

(2/3)^x = 1; x=0.

Äänestä

Tehtävästä oli tosiaan jäänyt osia pois, eli:
2^3x=3^2x

Äänestä
  • eli 8^x = 9^x, jonka ainut reaalilukuratkaisu on x = 0

    Äänestä

  • Tarkoitat varmaan 8x = 9x?
    Tokihan tuohon yhtälöön 8^x = 9^x myöskin päästään, kun saadaan, että x=0 :D.

    Tosiaan, aloittaja, muista sulut, jos tarkoititkin yhtälöä 2^(3x)=3^(2x), (joka tuolla on myös jo ratkaistu (vaikka siitäkin sulut unohtuneet) ja senkin ratkaisu oli x=0).

    Äänestä

tai sitten logaritmiyhtälönä
2^3x=3^2x
lg (2^3x) = lg (3^2x)
3x • lg2 = 2x • lg3
3x • lg2 - 2x • lg3 = 0
x (3lg2 - 2lg3) = 0
x (lg8 - lg9) = 0
x (lg[8/9]) = 0
Tulon nollasäännön nojalla ainoa ratkaisu x = 0

Äänestä

Entä millä ehdoilla yhtälölle a^b = b^a on ratkaisu, ja montako ratkaisua b on tiettyä a arvoa kohden? Ja mitkä ovat mahdolliset kokonaislukuratkaisut?

Äänestä

a^b = b^a => ln(a)/a = ln(b)/b, kun a ja b > 0
Tarkastellaan funktiota f(x) = ln(x)/x. Derivaatta on (1-lnx)/x^2. Nähdään että funktio f(x) kasvaa monotoonisesti välillä 0->e, saavuttaa maksimin kohdassa e, ja sen jälkeen vähenee monotonisesti. f(x)<0 kun x<1, f(1)=0 ja välillä 1->e on 1/e>f(x)>0. Välillä e->ääretön f(x) vähenee arvosta 1/e->0.
Monotonisesti kasvava funktio ei voi saada samaa arvoa kahdessa eri kohdassa, siksi noiden kahden kohdan tulee olla e "eri puolilla" ja >1. Ja kun sekä välillä 1-e että e-ääretön f(x) saa kaikki arvot välillä 0-1/e, löytyy f(x) jokaiselle arvolle välillä 1<x<e yksi ja vain yksi vastine välillä e-ääretön.
Siten alkuperäisessä yhtälössä löydetään kutakin a>1 kohti yksi ratkaisu b>1.
Kokonaisluvuilla yhtälö pätee parille (2,4) ja (-2,-4) mutta ei muilla arvoilla. Sen todistaminen on kinkkisempää.

Äänestä
  • Niin ja sitten on tietysti vielä triviaaliratkaisu a=b.

    Äänestä

Todistus kokonaisluku ratkaisuille:
Oletetaan, että a ja b ovat kokonaislukuja.
Triviaalit ratkaisut: a=b (0^0 ei määritelty, mutta kai voidaan sopia 0^0 = 0^0 antaa myös ratkaisun : )).
Oletetaan a< b ((a,b) ratkaisu joss (b, a) ratkaisu).

Jos nyt a<0 (eli a<=-1), niin myös b<0, sillä muuten |a^b|>=1 ja |b^a| = |1/b|^(-a)<=1 [Ks. HUOM]. Luvut a ja b ovat myös samaa pariteettia, jotta yhtälön puolet ovat saman merkkiset. Tällöin (-a)^(-b) = (-b)^(-a) ja tällainen (mahdollinen) ratkaisu, jossa a<0 saadaan positiivisesta ratkaisusta, jossa b>a>0 (a=0 on tuo 0,0 tapaus).
[HUOM: Tapaus a=-1, b=1 voidaan sulkea pois, sillä tällöin yhtälön puolet ovat eri merkkiset.
Ja kun a=-1, b>=2, niin |1/b|^(-a) =1/2 < 1. Kun a<=-2, niin |a|^b >1. Siis tuohon epäsuoran todistuksen päättelyyn saadaan aina aito epäyhälö.]

Oletetaan siis sitten, että 0<a<b.
Kuten NoinOn totesi, funktio f(x) = ln(x)/x, x>0, saa maksiminsa, kun x=e ja on monotoninen, kun x>e. Siten, jotta a^b = b^a kokonaisluvuille a ja b, joille 0<a<b, täytyy a:n olla joko 1 tai 2. Ykkönen antaa triviaaliratkaisun (1,1) ja jos a=2, niin yhtälö on 2^b = b^2, tämän positiiviset ratkaisut nähdään helposti olevan b=2 ja b=4.

Siis epätriviaaleja positiivisia ratkaisuja löytyi (kun symmetria huomioidaan) kaksi kappaletta: (2, 4) ja (4, 2). Nämä "antavat" myös negatiiviset ratkaisut (-2, -4) ja (-4, -2).

Äänestä

Kommentoi aloitusta


javesmirabajdu kirjoitti:

Millä taktiikalla ratkaistaan yhtälö 2^x=3^x?

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu