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Algebra · real student question

解方程 log10(log10(x + 0.6)) = 8.8289 - 3.2511 log10(284 + 273.15)。

Question

解关于 xx 的方程:

log⁡10(log⁡10(x+0.6))=8.8289−3.2511log⁡10(284+273.15)\log_{10}\left(\log_{10}(x+0.6)\right)=8.8289-3.2511\log_{10}(284+273.15)

Step-by-step solution

  1. 先把右边算成一个数。 它不含 xx,纯粹是算术。从对数里面开始:

    284+273.15=557.15284+273.15=557.15

    (给摄氏温度加上 273.15273.15 这个形状,一眼就能看出这是安托因式蒸气压公式。)

  2. 把右边这个数值算出来。

    log⁡10(557.15)=2.7459721,3.2511×2.7459721=8.9274300\log_{10}(557.15)=2.7459721,\qquad3.2511\times2.7459721=8.9274300

    于是

    8.8289−8.9274300=−0.09853008.8289-8.9274300=-0.0985300

    结果是负数,这没问题:它是某个介于 00 与 11 之间的数的对数,并不矛盾。

  3. 把外层对数去掉。 两边同取 1010 的幂:

    log⁡10(x+0.6)=10−0.0985300=0.7970214\log_{10}(x+0.6)=10^{-0.0985300}=0.7970214

    取指数后那个负值变成了一个小于 11 的正数 ✓。

  4. 把内层对数去掉。 再取一次指数:

    x+0.6=100.7970214=6.2664474x+0.6=10^{0.7970214}=6.2664474

  5. 解出 xx 并检验定义域。

    x=6.2664474−0.6=5.6664474≈5.666x=6.2664474-0.6=5.6664474\approx5.666

    在这个值上两个对数都合法:x+0.6=6.266>0x+0.6=6.266>0,且 log⁡10(6.266)=0.797>0\log_{10}(6.266)=0.797>0,所以外层对数的真数为正 ✓ —— 嵌套对数需要两个条件同时成立,这里都成立。

  6. 代回验算。 计算 log⁡10(log⁡10(5.6664474+0.6))\log_{10}\left(\log_{10}(5.6664474+0.6)\right) 得到 −0.0985300-0.0985300,与右边的差在 10−710^{-7} 以内 ✓。由于外层的 10u10^{u} 会放大误差,中间步骤至少要保留七位有效数字:把 −0.0985-0.0985 过早取整,xx 在第三位小数上就会偏掉。

Answer

x≈5.666x\approx5.666

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