beta

← Geri

Riyaziyyat, Üstlü və loqarifmik funksiyalar, tənliklər, bərabərsizliklər

Üstlü və loqarifmik ifadələr: şərtlər, xassələr, tənliklər

Loqarifmin şərtlərini yazmağı, üstlü və loqarifmik tənlikləri həll edib artıq kökləri atmağı öyrənəcəksən.

3 dəqiqəlik oxu

Süni intellektlə hazırlanmış şəkil: taxta masanın üstündə yarıya bölünmüş limon, bir stəkan su və bir qəlib sabun.

1 ədədindən başla və hər addımda onu iki dəfə artır. On addımdan sonra 210=10242^{10}=1024 alınır, iyirmi addımdan sonra isə 2202^{20} artıq milyonu keçir. Qüvvət çox sürətlə böyüyür.

İndi sualı tərsinə ver: neçə addımdan sonra 1024 alınır? Cavab log⁡21024=10\log_2 1024=10-dur. Loqarifm elə budur: nəticə məlumdur, üstü geri tapırsan.

Bu fikir kimyada da var. pH şkalası loqarifmikdir: pH-da bir vahid fərq hidrogen ionlarının qatılığında on dəfəlik fərq deməkdir.

Niyə lazımdır

Üstlü funksiya hər addımda eyni sayda dəfə artan və ya azalan kəmiyyəti təsvir edir, məsələn, hər addımda iki dəfə artan ədədi. Loqarifm isə «nə qədər vaxt lazımdır?» sualına cavab verir. Sonrakı tənliklər və bərabərsizliklər bu iki alətin üzərində qurulur.

İmtahanda bu mövzuda həm hesablama, həm də yoxlama lazımdır. Kökü tapmaq işin bir hissəsidir, onu təyin oblastı ilə yoxlamaq isə o biri hissəsi. Şərtləri vərdişə çevirsən, artıq kök cavaba düşməz.

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

İmtahanda loqarifmik ifadənin təyin oblastını müəyyənləşdirir, tənliyin köklərini və onların cəmini tapırsan. Kök altında loqarifm olan ifadəni əvəzləmə ilə sadələşdirmək, üstlü və loqarifmik tənliklərdən qurulmuş sistemdə naməlumların hasilini hesablamaq da tələb olunur. Dəyişən əsaslı qüvvətin hansı hallarda vahidə bərabər olduğunu ayırd etməlisən.

Qayda

  • Üstlü funksiya y=axy=a^x üçün a>0a>0, a≠1a\ne1 qəbul edilir. Təyin oblastı R\mathbb R, qiymətlər çoxluğu (0;+∞)(0;+\infty) olur; qrafik (0;1)(0;1) nöqtəsindən keçir.
  • Loqarifm qüvvətin üstünü göstərir: log⁡ab=c  ⟺  ac=b\log_a b=c\iff a^c=b. Burada a>0a>0, a≠1a\ne1, b>0b>0 şərtləri ödənməlidir. Deməli, log⁡a1=0\log_a1=0, log⁡aa=1\log_aa=1 və alog⁡ab=ba^{\log_ab}=b.
  • Loqarifmik funksiya y=log⁡axy=\log_ax üçün təyin oblastı (0;+∞)(0;+\infty), qiymətlər çoxluğu R\mathbb R olur. Qrafik (1;0)(1;0) nöqtəsindən keçir; bu funksiya y=axy=a^x funksiyasının tərsidir.
  • Təyin oblastı tapılarkən loqarifmin arqumentini müsbət götür. Əsas dəyişəndən asılıdırsa, onun müsbət və vahiddən fərqli olması şərtlərini də yaz. Kvadrat kök altındakı ifadə isə mənfi olmamalıdır.
  • Xassələr: u,v>0u,v>0 olduqda log⁡a(uv)=log⁡au+log⁡av\log_a(uv)=\log_au+\log_av, log⁡a(u/v)=log⁡au−log⁡av\log_a(u/v)=\log_au-\log_av, log⁡a(ur)=rlog⁡au\log_a(u^r)=r\log_au. Əsas dəyişmə düsturu log⁡ab=log⁡cblog⁡ca\log_ab=\frac{\log_cb}{\log_ca} şəklindədir; burada c>0c>0, c≠1c\ne1.
  • Monotonluq: hər iki funksiya a>1a>1 üçün artır, 0<a<10<a<1 üçün azalır. Buna görə eyni əsaslı qüvvətləri və ya loqarifmləri müqayisə edərkən birinci halda bərabərsizlik işarəsini saxla, ikinci halda çevir. Loqarifmlərin arqumentləri müsbət qalmalıdır.
  • Əvəzləmə: af(x)=ag(x)a^{f(x)}=a^{g(x)} bərabərliyindən f(x)=g(x)f(x)=g(x) alırsan. Təkrarlanan ifadəni t=ax>0t=a^x>0 və ya t=log⁡axt=\log_ax ilə əvəz etmək tənliyi sadələşdirir. Sistemdə də əvvəl ifadələri sadələşdir, sonra əvəzetmə və ya toplama üsulunu tətbiq et.
  • A>0A>0 olduqda AB=1A^B=1 bərabərliyi A=1A=1 və ya B=0B=0 hallarında doğrudur. Əsas sıfır olduqda müsbət üst nəticəni sıfır edir; sıfır və mənfi üstlər isə yolverilməzdir.
  • Loqarifmik şkala bərabər nisbətləri bərabər məsafələrlə göstərir. Onluq şkalada bir vahid artım ölçülən kəmiyyətin on dəfə böyüməsinə uyğundur.

Tapşırıqlarda işlənən düsturlar

Öyrənilməli düstur

log⁡au=v  ⟺  u=av,ap=aq  ⟺  p=q\log_a u=v\iff u=a^v,\qquad a^p=a^q\iff p=q

a>0a>0, a≠1a\ne1 və u>0u>0 olduqda loqarifmik tənliyi qüvvət şəklində yazmaq olar. Sistemdə bu çevirmə və eyni əsaslı qüvvətlərin üstlərini bərabərləşdirmək iki xətti tənlik verir.

Öyrənilməli düstur

t=ax>0,ax+b=abt,ac−x=actt=a^x>0,\qquad a^{x+b}=a^b t,\qquad a^{c-x}=\frac{a^c}{t}

a>0a>0, a≠1a\ne1 üçün t=axt=a^x götürüldükdə tt müsbətdir və əks işarəli üstlər tt ilə onun tərsi vasitəsilə ifadə olunur. Bu əvəzetmə ilə alınan kvadrat tənliyin müsbət köklərindən xx qiymətlərinə qayıt.

Öyrənilməli düstur

log⁡au+log⁡av=c  ⟺  uv=ac\log_a u+\log_a v=c\iff uv=a^c

a>0a>0, a≠1a\ne1 və u,v>0u,v>0 üçün loqarifmlərin cəmini hasil vasitəsilə çevirmək olar. Burada uu və vv arqumentləri göstərir; alınan cəbri tənliyin köklərindən hər iki arqumenti müsbət edənləri saxla.

Öyrənilməli düstur

log⁡au+log⁡av=log⁡a(uv)\log_a u+\log_a v=\log_a(uv)

a>0a>0, a≠1a\ne1 və u,v>0u,v>0 şərtlərində eyni əsaslı loqarifmlərin cəmi hasilin loqarifminə çevrilir. Tənliyi bu düsturla sadələşdir, sonra tapılan qiymətləri ayrı-ayrı arqumentlərin müsbətlik şərtləri ilə yoxla.

Öyrənilməli düstur

log⁡au−log⁡av=c  ⟺  uv=ac\log_a u-\log_a v=c\iff \frac{u}{v}=a^c

a>0a>0, a≠1a\ne1 və u,v>0u,v>0 üçün loqarifmlərin fərqi arqumentlərin nisbətini tapmağa imkan verir. Sistemdə alınan u=acvu=a^c v əlaqəsini digər tənlikdə yerinə yaz.

Öyrənilməli düstur

au=1  ⟺  (a=1 və ya u=0),a>0a^u=1\iff(a=1\ \text{və ya}\ u=0),\qquad a>0

aa əsası, uu isə qüvvət üstünü göstərir; müsbət əsas üçün qüvvətin vahidə bərabərliyi bu iki haldan alınır. Modulun vahidə bərabər olduğu və üstün sıfır olduğu halları ayrıca araşdır, çünki sıfır əsas vahid nəticə vermir.

Öyrənilməli düstur

log⁡au+log⁡av=c  ⟺  uv=ac,u>0, v>0, a>0, a≠1\log_a u+\log_a v=c\iff uv=a^c,\qquad u>0,\ v>0,\ a>0,\ a\ne1
9 tapşırıqda

uu və vv loqarifmlərin arqumentləri, aa ortaq əsas, cc isə sağ tərəfdəki ədəddir. Cəmi hasilin loqarifminə çevirərək cəbri tənliyi həll et və hər iki arqumenti müsbət edən kökləri saxla.

aa ortaq əsas, uu və vv müsbət arqumentlər, cc sağ tərəfdəki sabitdir. Hasil vasitəsilə alınan kvadrat tənliyin köklərini arqumentlərin müsbətliyi ilə yoxla və yalnız bu yoxlamadan keçən kökləri topla.

uu və vv müsbət arqumentləri, aa ortaq əsası, cc sağ tərəfdəki sabiti bildirir. Arqumentlərin hasilini qüvvətə bərabərləşdirdikdən sonra tapılan köklərdən hər iki loqarifmi mənalı edənləri seç.

uu və vv loqarifmlərin arqumentləri, aa ortaq əsas, cc isə sağ tərəfdəki ədəddir. Cəmi hasilin loqarifminə çevirərək cəbri tənliyi həll et və hər iki arqumenti müsbət edən kökləri saxla.

aa ortaq əsas, uu və vv müsbət arqumentlər, cc sağ tərəfdəki sabitdir. Hasil vasitəsilə alınan kvadrat tənliyin köklərini arqumentlərin müsbətliyi ilə yoxla və yalnız bu yoxlamadan keçən kökləri topla.

uu və vv müsbət arqumentləri, aa ortaq əsası, cc sağ tərəfdəki sabiti bildirir. Arqumentlərin hasilini qüvvətə bərabərləşdirdikdən sonra tapılan köklərdən hər iki loqarifmi mənalı edənləri seç.

uu və vv loqarifmlərin arqumentləri, aa ortaq əsas, cc isə sağ tərəfdəki ədəddir. Cəmi hasilin loqarifminə çevirərək cəbri tənliyi həll et və hər iki arqumenti müsbət edən kökləri saxla.

aa ortaq əsas, uu və vv müsbət arqumentlər, cc sağ tərəfdəki sabitdir. Hasil vasitəsilə alınan kvadrat tənliyin köklərini arqumentlərin müsbətliyi ilə yoxla və yalnız bu yoxlamadan keçən kökləri topla.

uu və vv müsbət arqumentləri, aa ortaq əsası, cc sağ tərəfdəki sabiti bildirir. Arqumentlərin hasilini qüvvətə bərabərləşdirdikdən sonra tapılan köklərdən hər iki loqarifmi mənalı edənləri seç.

Öyrənilməli düstur

log⁡ab=c  ⟺  b=ac,a>0, a≠1, b>0\log_a b=c\iff b=a^c,\qquad a>0,\ a\ne1,\ b>0

bb arqumentinin loqarifmi cc olduqda, aa əsasını cc qüvvətinə yüksəltməklə bb alınır. Bu keçidlə loqarifmin daxilindəki ifadəni qüvvətə bərabərləşdir və məchulu tap.

Öyrənilməli düstur

log⁡au≤c  ⟺  0<u≤ac,a>1\log_a u\le c\iff 0\lt u\le a^c,\qquad a>1

uu loqarifmin arqumenti, aa əsası, cc isə müqayisə olunan ədəddir; əsas vahidi aşdıqda loqarifmik funksiya artır. Arqumentin müsbətliyini nəzərə alaraq kvadrat bərabərsizliyi həll et və alınan çoxluğun ən kiçik elementini seç.

Öyrənilməli qayda

0<a<10<a<1 olduqda ata^t kəsilməz və azalan olduğundan tt bütün [m;n][m;n] parçasını keçərkən qiymətlər [an;am][a^n;a^m] parçasını doldurur. Sinusun mümkün qiymətlərini üst üçün götür və hər iki sərhədin də alındığını nəzərə al.

Öyrənilməli qayda

Üstlü tənliyi müsbət qüvvətə bölmək həllərini dəyişmir; qüvvətləri ortaq əsasla yazıb t=ax>0t=a^x>0 (a>0a>0, a≠1a\ne1) əvəzetməsi ilə kvadrat tənlik almaq olar. Yeni dəyişənin yalnız müsbət köklərini saxla və onlardan ilkin dəyişəni müəyyən et.

Öyrənilməli qayda

log⁡ab\log_a b ifadəsi yalnız a>0a>0, a≠1a\ne1 və b>0b>0 şərtləri birlikdə ödənəndə mənalıdır. Dəyişən həm əsasda, həm də arqumentdə olduğundan təyin oblastını bu üç şərtin ortaq həlləri müəyyən edir.

Öyrənilməli qayda

a>0a>0, a≠1a\ne1 üçün t=ax−h>0t=a^{x-h}>0 əvəzetməsi ah−xa^{h-x} ifadəsini 1/t1/t şəklinə salaraq kvadrat tənlik qurmağa imkan verir. Onun müsbət köklərinin hasilini Viyet teoremindən tap, sonra x=h+log⁡atx=h+\log_a t və log⁡at1+log⁡at2=log⁡a(t1t2)\log_a t_1+\log_a t_2=\log_a(t_1t_2) əlaqələri ilə ilkin köklərin cəmini hesabla.

Öyrənilməli qayda

t=log⁡axt=\sqrt{\log_a x} əvəzetməsində a>0a>0, a≠1a\ne1, x>0x>0, log⁡ax≥0\log_a x\ge0 və t≥0t\ge0 olmalıdır; bu zaman log⁡ax=t2\log_a x=t^2 yazılır. Hasilin loqarifmini cəmə ayırıb kvadrat tənliyi qur, mənfi tt qiymətlərini kənarlaşdır və x=at2x=a^{t^2} ilə geri qayıt.

Öyrənilməli qayda

a>1a>1 olduqda ata^t kəsilməz və artandır, buna görə tt bütün [m;n][m;n] parçasını keçdikdə qiymətlər [am;an][a^m;a^n] parçasını doldurur. Kosinusun qiymətlərindən qüvvət üstünün sərhədlərini müəyyən et, sonra bu sərhədləri üstlü funksiyada yerinə yaz.

Öyrənilməli qayda

x>0x>0 şərtində t=log⁡axt=\log_a x əvəzetməsi loqarifmə nəzərən kvadrat bərabərsizliyi adi kvadrat bərabərsizliyə çevirir. a>1a>1 olduqda ata^t artdığı üçün tapılan m≤t≤nm\le t\le n aralığından am≤x≤ana^m\le x\le a^n aralığına keç.

Loqarifmi hesabla

Hər ifadənin qiymətini tap və yaz. Kalkulyatora ehtiyac yoxdur: qaydalar kifayətdir.

Nümunələr

1

log⁡2(x−1)+log⁡2(x−3)=3\log_2(x-1)+\log_2(x-3)=3 tənliyini həll et. Əvvəl x>3x>3 yaz. Sonra (x−1)(x−3)=8(x-1)(x-3)=8, yəni x2−4x−5=0x^2-4x-5=0 alınır. Namizədlər 55 və −1-1 olsa da, yalnız x=5x=5 başlanğıc şərtə uyğundur.

2

log⁡2x−log⁡2x+2=0\sqrt{\log_2x}-\log_2x+2=0 tənliyini həll et. Burada x≥1x\ge1. t=log⁡2x≥0t=\sqrt{\log_2x}\ge0 seçdikdə t2−t−2=0t^2-t-2=0 alınır. t=−1t=-1 uyğun deyil, t=2t=2 isə log⁡2x=4\log_2x=4, yəni x=16x=16 verir.

3

3x+y=813^{x+y}=81, log⁡2(x−y)=1\log_2(x-y)=1 sistemində xyxy hasilini tap. Bu bərabərliklər x+y=4x+y=4, x−y=2x-y=2 deməkdir. Toplama ilə x=3x=3, ardınca y=1y=1 tapılır. x−y>0x-y>0 ödənir və xy=3xy=3 olur.

4
4x−2x+1−8=04^x-2^{x+1}-8=0 tənliyini həll et.
Həllə bax
  1. 4x=(2x)24^x=(2^x)^2 və 2x+1=2×2x2^{x+1}=2\times2^x olduğu üçün t=2x>0t=2^x>0 götür.
  2. Tənlik t2−2t−8=0t^2-2t-8=0 şəklinə düşür, kökləri t=4t=4 və t=−2t=-2 olur.
  3. t=−2t=-2 uyğun deyil, çünki 2x2^x həmişə müsbətdir.
  4. 2x=42^x=4 bərabərliyindən x=2x=2 alınır.

x=2x=2

Tipik səhv

log⁡2(x−1)+log⁡2(x−3)=3⇒(x−1)(x−3)=8⇒x1=5, x2=−1\log_2(x-1)+\log_2(x-3)=3\Rightarrow(x-1)(x-3)=8\Rightarrow x_1=5,\ x_2=-1, köklərin cəmi 44.

Əvvəlcə şərtləri yaz: x−1>0x-1>0 və x−3>0x-3>0, yəni x>3x>3. Namizədlərdən yalnız x=5x=5 qalır, köklərin cəmi də 55 olur.

Loqarifmləri birləşdirəndə ilkin şərtləri itirmə: hasilin müsbət olması hər vuruğun müsbət olduğunu göstərmir. x=−1x=-1 olanda (x−1)(x−3)=8(x-1)(x-3)=8 alınsa da, hər iki vuruq mənfidir, ona görə kök namizədlərini seçmədən onların cəmini hesablama.

Əvəzləmədə də eyni diqqət lazımdır: t=log⁡axt=\sqrt{\log_ax} götürmüsənsə, geri qayıdarkən log⁡ax=t2\log_ax=t^2 yazmalısan. Loqarifmin arqumenti x−yx-y olduqda tələb x−y>0x-y>0 olur; ayrıca x>0x>0 və y>0y>0 şərtləri əlavə etmə.

Özünü yoxla

log⁡x−1(5−x)\log_{x-1}(5-x) ifadəsinin təyin oblastını tap.

log⁡3x+log⁡3(x−8)=2\log_3 x+\log_3(x-8)=2 tənliyini həll et.

(13)x>9\left(\frac{1}{3}\right)^x>9 bərabərsizliyini həll et.

Mövzu üzrə sınaq

Bu mövzunun tapşırıqlarını həll et və hər birinin izahını oxu.

Mövzu üzrə sınaq, 11-ci sinif

Dərslikdə bu mövzu

  • Dərslik: Riyaziyyat, 11-ci sinif, «Üstlü tənliklər sistemi», səh. 289
  • Dərslik: Riyaziyyat, 11-ci sinif, «Loqarifmik tənliklər sistemi», səh. 290
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Üstlü funksiya», səh. 248
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Ədədin loqarifmi», səh. 258
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Loqarifmik funksiya», səh. 260
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Loqarifmin xassələri», səh. 262
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Loqarifmik şkala və məsələ həlli», səh. 266
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Üstlü tənliklər», səh. 268
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Loqarifmik tənliklər», səh. 271
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Üstlü bərabərsizliklər», səh. 275
  • Dərslik: Riyaziyyat, 10-cu sinif, «Loqarifmik bərabərsizliklər», səh. 277