Algebra · real student question

จงแก้อสมการ log ฐาน 5 ของ (x - 3 เท่าของรากที่สองของ x + 32) น้อยกว่า 2 เท่าของ log ฐาน 5 ของ (รากที่สองของ x + 2) แล้วให้คำตอบที่เป็นจำนวนเต็มบวกที่น้อยที่สุด

Question

จงแก้อสมการ

log5(x3x+32)<2log5(x+2)\log_5\left(x-3\sqrt{x}+32\right) < 2\log_5\left(\sqrt{x}+2\right)

แล้วให้คำตอบที่เป็นจำนวนเต็มบวกที่น้อยที่สุด

Step-by-step solution

  1. ตรึงโดเมน รากบังคับให้ x0x\ge0 เมื่อให้ t=x0t=\sqrt{x}\ge0 อาร์กิวเมนต์ตัวแรกคือ t23t+32t^2-3t+32 ซึ่งมีดิสคริมิแนนต์ 9128=119<09-128=-119<0 และสัมประสิทธิ์นำเป็นบวก จึง เป็นบวกเสมอ ส่วนอาร์กิวเมนต์ตัวที่สอง x+22>0\sqrt{x}+2\ge2>0 เช่นกัน โดเมนจึงเป็น x0x\ge0 เฉย ๆ และจะไม่มีคำตอบใดหล่นหายไปในภายหลัง

  2. ดึงสัมประสิทธิ์ 2 เข้าไปในลอการิทึม ใช้ klogbu=logbukk\log_b u=\log_b u^k

    2log5(x+2)=log5((x+2)2)2\log_5(\sqrt{x}+2)=\log_5\left((\sqrt{x}+2)^2\right)

    ตอนนี้ทั้งสองข้างเป็นลอการิทึมเดี่ยวที่มีฐานเดียวกัน ซึ่งเป็นรูปเดียวที่นำอาร์กิวเมนต์มาเทียบกันตรง ๆ ได้

  3. ถอดลอการิทึมทิ้ง เนื่องจากฐาน 5>15>1 ฟังก์ชัน log5\log_5 จึงเป็น ฟังก์ชันเพิ่ม อสมการระหว่างลอการิทึมจึงสมมูลกับอสมการเดียวกันระหว่างอาร์กิวเมนต์ (ทิศทางคงเดิม ถ้าฐานน้อยกว่า 1 จะกลับด้าน)

    x3x+32<(x+2)2x-3\sqrt{x}+32 < (\sqrt{x}+2)^2

  4. กระจายแล้วตัดกัน ข้างขวาคือ x+4x+4x+4\sqrt{x}+4 และพจน์ xx ตัดกันทั้งสองข้าง

    3x+32<4x+428<7xx>4-3\sqrt{x}+32 < 4\sqrt{x}+4 \quad\Longrightarrow\quad 28 < 7\sqrt{x} \quad\Longrightarrow\quad \sqrt{x}>4

  5. ยกกำลังสองอย่างปลอดภัย ทั้งสองข้างไม่เป็นลบ การยกกำลังสองจึงรักษาทิศทางของอสมการไว้

    x>16x>16

  6. อ่านจำนวนเต็มที่น้อยที่สุด จำนวนเต็มที่น้อยที่สุดซึ่งมากกว่า 1616 อย่างเข้มงวดคือ x=17x=17 และอยู่ในโดเมน x0x\ge0 ด้วย ตรวจดู: 17317+3236.6317-3\sqrt{17}+32\approx36.63 ขณะที่ (17+2)237.4924(\sqrt{17}+2)^2\approx37.4924 อสมการจึงเป็นจริงที่ x=17x=17 แต่เป็นเท็จที่ x=16x=16 (ทั้งสองข้างเท่ากับ 3636)

Answer

x>16,จำนวนเต็มที่น้อยที่สุดคือ x=17x>16,\quad \text{จำนวนเต็มที่น้อยที่สุดคือ } x=17

Need to solve a different problem like this? Open the solver →