Решить уравнение 4^x+2^(x+1)=80

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для решения уравнения 4x+2x+1=804 to the x-th power plus 2 raised to the x plus 1 power equals 80 воспользуемся методом введения новой переменной. 1. Преобразование уравнения Сначала приведем все степени к одному основанию — числу 2:

  • Заметим, что 4x=(22)x=22x4 to the x-th power equals open paren 2 squared close paren to the x-th power equals 2 raised to the 2 x power или (2x)2open paren 2 to the x-th power close paren squared. Раскроем степень 2x+12 raised to the x plus 1 power, используя свойство степеней am+n=amana raised to the m plus n power equals a to the m-th power center dot a to the n-th power:
    2x+1=2x21=22x2 raised to the x plus 1 power equals 2 to the x-th power center dot 2 to the first power equals 2 center dot 2 to the x-th power.

Теперь подставим эти выражения в исходное уравнение: (2x)2+22x=80open paren 2 to the x-th power close paren squared plus 2 center dot 2 to the x-th power equals 802. Введение замены Пусть 2x=t2 to the x-th power equals t. Важно помнить, что показательная функция всегда принимает положительные значения, поэтому вводим ограничение: t>0t is greater than 0. Подставляем tt в уравнение: t2+2t80=0t squared plus 2 t minus 80 equals 03. Решение квадратного уравнения Решим полученное уравнение через дискриминант или по теореме Виета. Через дискриминант ( Dcap D): D=b24accap D equals b squared minus 4 a c D=2241(-80)=4+320=324cap D equals 2 squared minus 4 center dot 1 center dot open paren negative 80 close paren equals 4 plus 320 equals 324 D=324=18the square root of cap D end-root equals the square root of 324 end-root equals 18 Находим корни tt: t1=-2+182=162=8t sub 1 equals the fraction with numerator negative 2 plus 18 and denominator 2 end-fraction equals sixteen-halves equals 8 t2=-2182=-202=-10t sub 2 equals the fraction with numerator negative 2 minus 18 and denominator 2 end-fraction equals negative 20 over 2 end-fraction equals negative 10 4. Обратная замена Вернемся к переменной xx, учитывая условие t>0t is greater than 0:

  1. Для t2=-10t sub 2 equals negative 10:
    Уравнение 2x=-102 to the x-th power equals negative 10 не имеет решений, так как 2x2 to the x-th power всегда больше нуля. Для t1=8t sub 1 equals 8:
    2x=82 to the x-th power equals 8
    Представим 8 как степень двойки:
    2x=232 to the x-th power equals 2 cubed
    Отсюда:
    x=3x equals 3

Ответ: x=3x equals 3 Хотите, чтобы я решил аналогичное уравнение или разобрал другую математическую задачу?

Форма ответа

Ваш аватар