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Algebra · real student question

La relación y pˣ = q no es lineal. Conviértela en la forma lineal Y = mX + c e indica Y, X, m y c.

Question

La ley

y px=qy\,p^{x}=q

no es lineal en xx ni en yy. Redúcela a la forma lineal Y=mX+cY=mX+c e identifica YY, XX, la pendiente mm y la ordenada al origen cc.

Step-by-step solution

  1. Decidir qué transformación pide la ecuación. La incógnita xx está en un exponente, así que ningún reordenamiento en xx y yy va a enderezar la gráfica. La herramienta que baja una variable de un exponente es el logaritmo: esa es toda la estrategia.

  2. Despejar primero yy. Dividiendo entre pxp^{x}:

    y=qpx=q p−xy=\frac{q}{p^{x}}=q\,p^{-x}

  3. Tomar logaritmos en ambos miembros. Sirve cualquier base mientras se use de forma consistente:

    log⁡y=log⁡ ⁣(q p−x)\log y=\log\!\left(q\,p^{-x}\right)

  4. Separar el producto y bajar el exponente. Usando log⁡(AB)=log⁡A+log⁡B\log(AB)=\log A+\log B y log⁡(p−x)=−xlog⁡p\log(p^{-x})=-x\log p:

    log⁡y=log⁡q−xlog⁡p\log y=\log q-x\log p

  5. Compararla con Y=mX+cY=mX+c. Reescribiendo con el término en xx delante:

    log⁡y⏟Y=(−log⁡p)⏟mx⏟X+log⁡q⏟c\underbrace{\log y}_{Y}=\underbrace{(-\log p)}_{m}\underbrace{x}_{X}+\underbrace{\log q}_{c}

    O sea que se representa log⁡y\log y frente a xx mismo, y no frente a log⁡x\log x, que es el desliz habitual.

  6. Comprobar la lectura de la gráfica. La pendiente es −log⁡p-\log p, luego p=10−mp=10^{-m} si los logaritmos son decimales; la ordenada al origen es log⁡q\log q, luego q=10cq=10^{c}. Una prueba numérica con p=2,q=5,x=3p=2,q=5,x=3: y=5/8=0.625y=5/8=0.625, y log⁡100.625=−0.2041\log_{10}0.625=-0.2041, mientras que −3log⁡102+log⁡105=−0.9031+0.6990=−0.2041-3\log_{10}2+\log_{10}5=-0.9031+0.6990=-0.2041 ✓.

Answer

log⁡y=(−log⁡p) x+log⁡q,Y=log⁡y, X=x, m=−log⁡p, c=log⁡q\log y=(-\log p)\,x+\log q,\qquad Y=\log y,\ X=x,\ m=-\log p,\ c=\log q

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