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Algebra · real student question

解 32log3(x - 5) = 49,求 x。

Question

解

32log⁡3(x−5)=4932\log_3(x-5)=49

求 xx。

Step-by-step solution

  1. 动笔之前先写出定义域。 对数要求真数严格为正,所以

    x−5>0⟹x>5x-5>0\qquad\Longrightarrow\qquad x>5

    任何候选答案都得过这一关;一开始就把限制写下来,最后那步检验才是真检验,而不是走个形式。

  2. 把对数单独留下。 两边同除以系数 3232:

    log⁡3(x−5)=4932\log_3(x-5)=\frac{49}{32}

    右边保留精确分数 4932=1.53125\tfrac{49}{32}=1.53125,答案才能保持精确。

  3. 化成指数形式。 对数的定义式是

    log⁡b(A)=c  ⟺  A=b c\log_b(A)=c\iff A=b^{\,c}

    这里 b=3b=3、A=x−5A=x-5、c=4932c=\tfrac{49}{32},所以

    x−5=349/32x-5=3^{49/32}

  4. 解出 x。 两边加 55:

    x=5+349/32x=5+3^{49/32}

    这就是精确答案;再往下化不动了,因为 4932\tfrac{49}{32} 不是整数,而 4949、3232 与 33 又没有公因数。

  5. 取近似值并复核定义域。 由 349/32=31.53125=5.377643^{49/32}=3^{1.53125}=5.37764,

    x=5+5.37764=10.37764x=5+5.37764=10.37764

    顺手做个量级检查:31.5=27≈5.1963^{1.5}=\sqrt{27}\approx5.196,而 31.531253^{1.53125} 应当略大一点 —— 确实如此 ✓。又 x≈10.378>5x\approx10.378>5,所以对数有定义,这个解是有效的。

  6. 代回原方程验证。 取 x=10.3776424x=10.3776424:x−5=5.3776424x-5=5.3776424,而 log⁡3(5.3776424)=ln⁡5.3776424ln⁡3=1.531250\log_3(5.3776424)=\dfrac{\ln 5.3776424}{\ln 3}=1.531250,于是 32×1.53125=49.000032\times1.53125=49.0000 ✓。

Answer

x=5+349/32≈10.3776x=5+3^{49/32}\approx 10.3776

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