Lai riigieksam 2023, ülesanne 5: Eksponentvõrrand ja logaritmavaldis
1.Lahendage võrrand (2)x2+4x⋅(21)5=1.
2.1) Lihtsustage avaldis A=log2(8y3)+2log2y3−log236, kui y>0.
2)Leidke tundmatu y väärtus, mille korral A=−5.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2023, ülesanne 5
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 61,2% punktidest (Harno aruanne).
Valemikaart: astmed ja juured
am⋅an=am+n,am:an=am−n
(am)n=amn,(ab)n=anbn
a0=1,a−n=an1
anm=nam
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
Valemikaart: logaritmid
logab=c⟺ac=b,a>0,a=1,b>0
loga(xy)=logax+logay
logayx=logax−logay
logaxk=klogax
logax=logbalogbx,alogax=x
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Esimeses võrrandis kirjuta kõik tegurid ja ka arv 1 astmetena alusel 2. Teises osas too kordaja logaritmi ette astendajaks ja ühenda logaritmid üheks logaritmiks.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Kirjuta võrrand ühe alusega
Esimeses küsimuses tuleb lahendada eksponentvõrrand. Kirjutame kõik astmed alusega 2.
Pöördarvu saab kirjutada negatiivse astendajaga: 21=(2)−1.
(21)5=(2)−5
Asendame selle võrrandisse.
(2)x2+4x⋅(2)−5=1
Sama alusega astmete korrutamisel astendajad liidetakse. Arvu 1 kirjutame kujul (2)0.
(2)x2+4x−5=(2)0
Kasutame astmete reegleid a−n=an1, am⋅an=am+n ja a0=1. Kui mõlemal pool on sama alusega aste, saab võrrelda astendajaid.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Võrdsusta astendajad
Võrdsete alustega astmed on võrdsed, kui nende astendajad on võrdsed.
x2+4x−5=0
Funktsioon y=(2)t on kasvav, sest alus 2>1. Seega iga väärtust võtab ta ainult ühe astendaja korral ja astendajad peavad olema võrdsed.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Lahenda ruutvõrrand
Kasutame lahendivalemit, kus a=1, b=4 ja c=−5.
x1;2=2⋅1−4±42−4⋅1⋅(−5)=2−4±36=2−4±6
Arvutame mõlemad lahendid.
x1=−5,x2=1
x1=2−4−6=−5 ja x2=2−4+6=1. Kõik teisendused olid samaväärsed, seega sobivad mõlemad lahendid. Näiteks x=1 korral on astendaja 1+4−5=0.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2.1Samm 4: Too kordaja astendajaks
Teises küsimuses tuleb kõigepealt avaldis A lihtsustada. Kuna y>0, on kõik logaritmitavad positiivsed.
Logaritmi ees olev kordaja 2 läheb logaritmitava astendajaks.
2log2y3=log2(y3)2=log2y29
Astme logaritmi valem logaxk=klogax kehtib ka vastupidi: kordaja võib viia logaritmitava astendajaks. Nii saame kõik liikmed kujule, kus logaritmi ees kordajat pole.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2.1Samm 5: Ühenda logaritmid
Logaritmide summa on korrutise logaritm ja vahe on jagatise logaritm.
A=log2(8y3)+log2y29−log236=log2y2⋅368y3⋅9
Taandame: 368⋅9=2 ja y2y3=y.
A=log2(2y)
Korrutise logaritmi saab kirjutada ka summana, sest log22=1.
A=log22+log2y=1+log2y
Kõigil liikmetel on sama alus 2, seega saab kasutada valemeid logax+logay=loga(xy) ja logax−logay=logayx.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2.2Samm 6: Lahenda võrrand A = −5
Nüüd tuleb leida y, mille korral A=−5. Kasutame lihtsustatud avaldist.
Võrdsustame lihtsustatud avaldise arvuga −5.
log2(2y)=−5
Logaritmi definitsiooni järgi on logaritmitav alus astmes −5.
2y=2−5=321
Jagame mõlemaid pooli arvuga 2.
y=641
logab=c tähendab, et ac=b. Saadud y=641 on positiivne, seega sobib tingimusega y>0. Kontroll: 1+log2641=1+(−6)=−5.
VASTUS
1. Võrrandi lahendid on x1=−5 ja x2=1. 2. 1) Lihtsustatud avaldis on A=log2(2y) ehk A=1+log2y. 2) A=−5, kui y=641.