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Algebra · real student question

La relación y = a x^b no es lineal. Convertirla a la forma lineal Y = mX + c e indicar Y, X, m y c.

Question

La ley de potencias

y=a xby=a\,x^{b}

no es lineal. Reducirla a la forma lineal Y=mX+cY=mX+c e identificar YY, XX, la pendiente mm y la ordenada al origen cc.

Step-by-step solution

  1. Localizar dónde está la constante desconocida. Aquí bb es un exponente sobre la variable xx, no sobre una constante. Esa diferencia decide la transformación: una ley de potencias necesita logaritmos en ambos miembros y en ambas variables, mientras que una ley exponencial y=abxy=ab^{x} solo necesita un logaritmo sobre yy.

  2. Tomar logaritmos en ambos miembros.

    log⁡y=log⁡ ⁣(a xb)\log y=\log\!\left(a\,x^{b}\right)

  3. Separar el producto. Por log⁡(MN)=log⁡M+log⁡N\log(MN)=\log M+\log N:

    log⁡y=log⁡a+log⁡ ⁣(xb)\log y=\log a+\log\!\left(x^{b}\right)

  4. Bajar el exponente. Por log⁡(xb)=blog⁡x\log(x^{b})=b\log x:

    log⁡y=blog⁡x+log⁡a\log y=b\log x+\log a

  5. Comparar con Y=mX+cY=mX+c.

    log⁡y⏟Y=b⏟mlog⁡x⏟X+log⁡a⏟c\underbrace{\log y}_{Y}=\underbrace{b}_{m}\underbrace{\log x}_{X}+\underbrace{\log a}_{c}

    Graficar log⁡y\log y frente a log⁡x\log x - una gráfica log-log - da una recta cuya pendiente es el exponente bb y cuya ordenada al origen es log⁡a\log a.

  6. Verificar con números. Tomando a=3,b=2,x=4a=3,b=2,x=4, resulta y=3⋅16=48y=3\cdot 16=48. Entonces log⁡1048=1.6812\log_{10}48=1.6812, mientras que blog⁡104+log⁡103=2(0.6021)+0.4771=1.6812b\log_{10}4+\log_{10}3=2(0.6021)+0.4771=1.6812 ✓. Para recuperar las constantes: b=mb=m y a=10ca=10^{c}.

Answer

log⁡y=blog⁡x+log⁡a,Y=log⁡y, X=log⁡x, m=b, c=log⁡a\log y=b\log x+\log a,\qquad Y=\log y,\ X=\log x,\ m=b,\ c=\log a

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