Логаритамске неједначине 4

Логаритми. Логаритамске неједначине. Сложенији примери.

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији.

Решити логаритамску неједначину.

пр.7)   log⁡5−xx2+xx+4⩾0{\log _{5 - x}}\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} \geqslant 0


пр.7) log⁡5−xx2+xx+4log⁡5−x1{\log _{5 - x}}\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}}{\log _{5 - x}}1

Сматрамо два случаја:

1.) кад je 5−x>15 - x > 1 онда нашу неједначину можемо преписати у овом облику  x2+xx+4⩾1\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} \geqslant 1

2.) кад je 0<5−x<10 < 5 - x < 1 онда нашу неједначину можемо преписати у овом облику x2+xx+4⩽1\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} \leqslant 1

Решимо ови два случаjа.

1.)5−x>1−x>1−5x<4\begin{aligned}&5 - x > 1 \\ &- x > 1 - 5 \\ &x < 4\end{aligned}

x2+xx+4⩾1x2+xx+4−1⩾0x2+x−x−4x+4⩾0x2−4x+4⩾0\begin{aligned}&\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} \geqslant 1 \\ &\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} - 1 \geqslant 0 \\ &\frac{{{x^2} + x - x - 4}}{{x + 4}} \geqslant 0 \\ &\frac{{{x^2} - 4}}{{x + 4}} \geqslant 0\end{aligned}

Решимо ову неједначину табличном методом.

x2−4=0{x^2} - 4 = 0x+4=0x + 4 = 0
x=±2x = \pm 2x=−4x = - 4

11

x∈(−4;−2]∪[2;+∞)x \in \left( { - 4; - 2} \right] \cup \left[ {2; + \infty } \right)

Решење овог случаjа: x∈(−4;−2]∪[2;4)x \in \left( { - 4; - 2} \right] \cup \left[ {2;4} \right)

2.) 0<5−x<10 < 5 - x < 1

5−x>05 - x > 05−x<15 - x < 1
x<5x < 5−x<1−5- x < 1 - 5
 −x<−4- x < - 4
 x>4x > 4

Решење овој неједначине је x∈(4;5)x \in \left( {4;5} \right)

Решење неједначине x2+xx+4⩽1\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} \leqslant 1 можемо погледати у таблици:

x∈(−∞;−4)∪[−2;2]x \in \left( { - \infty ; - 4} \right) \cup \left[ { - 2;2} \right]

Решење овог случаjа можемо видети на броjевноj правоj.

12

Решење овог случаjа: x∈∅x \in \emptyset

Решење неједначине log⁡5−xx2+xx+4⩾0{\log _{5 - x}}\frac{{{x^2} + x}}{{x + 4}} \geqslant 0 је униjа решења првовог и другог случаjа, а то je x∈(−4;−2]∪[2;4)x \in \left( { - 4; - 2} \right] \cup \left[ {2;4} \right)

Кад је непозната у основи, као у log⁡5−xx2+xx+4≥0\log_{5-x} \frac{x^2 + x}{x + 4} \ge 0, услови су: основа позитивна и различита од 1, а аргумент позитиван. Смер неједнакости зависи од основе, па решавате два случаја.

Ако је основа већа од 1 (овде x<4x < 4), знак остаје: x2+xx+4≥1\frac{x^2+x}{x+4} \ge 1, тј. x2−4x+4≥0\frac{x^2 - 4}{x + 4} \ge 0. Ако је основа између 0 и 1 (овде 4<x<54 < x < 5), знак се окреће: 0<x2+xx+4≤10 < \frac{x^2+x}{x+4} \le 1. Разломачке неједначине решавате табелом знакова, а решење сваког случаја пресечете са његовим условом. Коначно решење је унија оба случаја: x∈(−4,−2]∪[2,4)x \in (-4, -2] \cup [2, 4). Честа грешка је да се један случај заборави.

481216−22610byb = 1y = 3b = 16
3
Гранична основа ᵏ√4096
16
Најмања природна основа
16
Крива је y=log⁡b4096y = \log_b 4096 у зависности од основе bb. За b>1b > 1 опада, па неједначина log⁡b4096≤k\log_b 4096 \le k важи десно од пресека са правом y=ky = k; за 0<b<10 < b < 1 логаритам је негативан, па важи увек.

Рачунари бројеве записују у системима са основом 2, 8 или 16, а број цифара броја NN у основи bb зависи од log⁡bN\log_b N, па се најмања основа за задати број цифара налази неједначином са непознатом основом.

Основа бројевног система

Програмер жели да сваки број од 0 до 4095 запише са највише три цифре. Са три цифре у основи bb записују се бројеви мањи од b3b^3, па тражимо основе bb за које је log⁡b4096≤3\log_b 4096 \le 3. Која је најмања таква основа?

Решење

  1. Основа бројевног система је природан број b≥2b \ge 2, дакле b>1b > 1; случај 0<b<10 < b < 1 овде не постоји.
  2. Број 3 пишемо као логаритам исте основе: 3=log⁡bb33 = \log_b b^3, па је log⁡b4096≤log⁡bb3\log_b 4096 \le \log_b b^3.
  3. За b>1b > 1 знак остаје: 4096≤b34096 \le b^3, тј. b≥40963=16b \ge \sqrt[3]{4096} = 16.
  4. Провера: у основи 16 највећи број, 4095, пише се FFF\mathrm{FFF}, са три цифре, а у основи 15 је 153=3375<409615^3 = 3375 < 4096, па три цифре нису довољне.

Одговор: Најмања основа је 16, хексадецимални систем.

Задатак за вежбу

Решите неједначину log⁡x(x+2)<2\log_x (x + 2) < 2.

Прикажи решење

Услови: x>0x > 0, x≠1x \ne 1. За x>1x > 1: x+2<x2x + 2 < x^2, па x>2x > 2. За 0<x<10 < x < 1 знак се окреће: x+2>x2x + 2 > x^2, што важи за све x∈(0,1)x \in (0, 1). Решење: x∈(0,1)∪(2,+∞)x \in (0, 1) \cup (2, +\infty).