1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

bất phương trình mũ và logarit

11 204 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 11
Dung lượng 193,37 KB

Nội dung

Bất phương trình mũ Đó là bất phương trình có dạng f x gx a >a hoặc af x≥agx.. vô nghiệm Ví dụ 2... Chú ý : Khi giải bất phương trình mũ ta có thể logarit hóa hai vế... vì hệ sau vô nghi

Trang 1

Bài 5

Bất phương trình mũ và logarit

1 Bất phương trình mũ

Đó là bất phương trình có dạng

f (x) g(x)

a >a (hoặc af (x)≥ag(x)) (1)

Để giải (1), người ta thường dựa vào các phép biến đổi tương đương sau

f (x) g(x)

a 1

 >

>

f(x) g(x)

a 1

>

 >

f (x) g(x)

0 a 1

 >

< <

f(x) g(x)

0 a 1

<

 < <

Ví dụ 1 Giải các bất phương trình sau

a) 2x2ư ưx 6>1 ; b)

2

4x 15x 13

3x 4 1

4 4

ư

 

Giải a) Bất phương trình tương đương với

x2 ư x ư 6 > 0 ⇔ (x ư 3)(x + 2) > 0

⇔ x ∈ (ư∞, ư2) ∪ (3, +∞)

b) (1) ⇔ 4x2 ư 15x + 13 < 4 ư 3x (vì 43xư 4

=

4 x 1 ) 4

ư

 

 

⇔ 4x2

ư 12x + 9 < 0 ⇔ (2x ư 3)2 < 0 ⇔ x ∈ ∅ (vô nghiệm)

Ví dụ 2 Giải bất phương trình x25x ư 5x+2 ≤ 0 (2)

Giải (2) ⇔ 5x.(x2 ư 52) ≤ 0 ⇔ x2 ư 52 ≤ 0

(vì 5x > 0) ⇔ ư5 ≤ x ≤ 5

Ví dụ 3 Giải bất phương trình

a)

2

ư

ư

< + 6, (3)

b) 6ưx(5x2ư7,2x 3,9+ ư25 5)≥ (4) 0

a) (3) ⇔ x x2 ( )x x2

8 8

ư

< + 6 (5)

Đặt

2

x x

8

ư

=

7 y Từ (5) ta có

7

y

y 0

 < +

 >

(y 7)(y 1)

0 y

y 0

 >

⇔ 0 < y < 7 Trở lại biến cũ, ta có

1

Trang 2

(5) ⇔

2 x

8

ư < ⇔ (x 4 2 2)(x 4 2 2) 0ư + ư ư <

⇔ x ∈ (ư∞, 4 ư (ư∞ ư, 4 2 2 )∪(4+2 2,+ ∞ )

b) (4) ⇔ x2 7,2x 3,9

x 6



 <

x 6

x 7,2x 1, 4

x 6

=

 <

x 6

1

5

x 6

=

 ư  ư ≥

  

 <



0 ⇔ x ∈ ,1

5

ư∞ 

 ∪ {6}

Chú ý Để đơn giản trong quá trình giải, ta có thể dùng ẩn phụ Chẳng

hạn đối với bất phương trình

f(ax) ≥ 0, 0 < a ≠ 1,

ta đặt t = ax để đi đến hệ

f(t) 0

t 0

 >

Ví dụ 4 Giải các bất phương trình sau

a)

    >

   

   

b)

3 1>1 2 ư

Giải a) (6) ⇔ 372 xư ư x > 1

⇔ 72 ư x ư x > 0 ⇒ t2 t 72

 + ư <0



⇔ 0 t 8

≤ <



=

 ⇔ 0 ≤ x < 64

b) (7) ⇔

x 1 x

0

(3 1)(1 3 )

ư

ư

>

Đặt t= 3x, (8) có dạng

Trang 3

t 0

t

t

(t 1) 1

3

>

t 0 4

t (t 1) 1

3

>

 ư  

3

t

(t 1)(4 t)

t 0

>



3

1 t 2

t 4

 < <

>



Từ đó (8) ⇔

x

x

3

1 3

2

4 3

 < <

 <

3

3

0 x log

2 log 4 x

 < <  

 

<



Ví dụ 5 Giải bất phương trình

( 2 ) +(4 2 ) ≥2.8 (9)

(9) ⇔

2

3

x

2

2

 + ư ≥



 =  >

2

x

(t 1)(t t 2) 0

2

2



 =  >

x 2 1 2

(vì t2 + t + 2 > 0) ⇔ x ≤ x ⇔ x ∈ (ư∞, 0]

Chú ý : Khi giải bất phương trình mũ ta có thể logarit hóa hai vế

Ví dụ 6 Giải các bất phương trình

a) 52x 1ư <73 xư , (10)

b)

x 1 (3 / 4)x 1

  >

 

Giải a) (10) ⇔ 2x ư 1 < (log57)(3 ư x) (vì hai vế dương)

⇔ (2 + log57)x < 3log57 + 1

⇔ x < 5

5

1 3log 7

2 log 7

+

+

b) (11) ⇔ (x 1) log54 1log54 3x 1 3

⇔ x log54 3 1log54 5

3

Trang 4

⇔ x < 5

5

4

2 log

  ư

 

 

   ư  

Ví dụ 7 Tìm a để bất phương trình sau nghiệm đúng với mọi x,

9 +2(2a 1)3+ +4a ư > (12) 3 0

Đặt t = 3x, (12) có dạng

f(t) := t2 + 2(2a + 1)t + 4a2 ư 3 > 0 (13)

Bài toán trở thành : tìm a để (13) đúng với mọi t > 0

Ta có f(t) = (t + 2a + 1)2 ư 4(a + 1)

a) a + 1 < 0 (⇔ a < ư1), (13) đúng với mọi t

b) a + 1 ≥ 0, (13) ⇔ (t + 2a + 1 ư 2 a 1+ )(t + 2a + 1 + 2 a+1) > 0

⇔ t 2a 1 2 a

 < ư ư ư +

> ư ư + +



1 1

Để (13) đúng với mọi t > 0, cần và đủ là

ư2a ư 1 + 2 a 1 0+ ≤ ⇔ 2 a 1 2a 1+ ≤ + (14)

2 4(a 1) 4a 4a 1

2a 1 0

+ ≥

1 a 2

 ≥ ư

⇔ a ≥ 3

2

Đáp số a ∈ (ư∞, ư1) ∪ 3, )

2

+∞

Ví dụ 8 Giải và biện luận

a) a2 ư 9x+1 ư 8a.3x > 0, (15)

b) a2 ư 2.4x+1 ư a.2x+1 > 0 (16)

a) (15) ⇔ a2 ư 8a.3x ư 9x+1 > 0 ⇔ (aư4.3 )x 2ư25.9x> 0

⇔ (4.3xưa)2>(5.3 )x 2 ⇔

4.3 a 5.3 (17) 4.3 a 5.3 (18)

 ư >

 ư < ư

x

x 2

 < ư

 <

+ Với a = 0, (19) vô nghiệm

+ Với a < 0 (19) ⇔ 3x < ưa ⇔ x < log3(ưa)

Trang 5

+ Với a > 0 (19) ⇔ 3x+2 < a ⇔ x < log3a ư 2

b) Đặt t = 2x, (16) có dạng

t 0

 + ư <

>



t 0

 ư ư >

>



(a 4t)(a 2t) 0

t 0

 >

+ Với a = 0, hệ vô nghiệm

+ Với a < 0, hệ tương đương với t < ưa

2 nghĩa là (16) nghiệm đúng với mọi x ∈ , log2 a

2

ư∞ ư 

+ Với a > 0, hệ tương đương với

0 < t < a

4 hay x ∈ (ư∞, log2a ư 2)

Ví dụ 9 Với mỗi a (a > 0, a ≠ 1), giải

2x x 2

a +a + ư ≥ (20) 1 1.

Đặt t = a > 0 Lúc đó (20) có dạng x

t +a t 1ư ≥ 1 ⇔ (21

 ≥

o

1

2

0 t

(vô nghiệm) 2

2

2

t a t 1 1

2

 < <





Vì t2 > to > 0 và t1 < 0 nên

(21) ⇔ t ≥ t2 Từ đó

a) Nếu 0 < a < 1 thì (20) ⇔ x ≤ logat2

5

Trang 6

b) NÕu a > 1 th× (20) ⇒ x ≥ logat2

VÝ dô 10 Gi¶i bÊt ph−¬ng tr×nh

x

+

>

− − x víi a > 0, a ≠ 1 (22)

(22) ⇔

0

+

0 (a 1)(1 2a )

− − − + + >

(a 2)a

0 (a 1)(a 2)

− − >

x

1 2a

0 (a 1)(a 2)

§Æt t = ax > 0, (23) cho ta

1

t

(t 1)(t 2)

<

1

0 t 2

1 t 2

 < <

< <



(24)

a) Víi 0 < a < 1, (24) cho ta

x

x

1

0 a

2

 < <

 < <

a

0 x log 2

> −

 > >

 b) Víi a > 1

a

0 x log 2

< −

 < <

2 BÊt ph−¬ng tr×nh logarit

C¸c tÝnh chÊt sau ®©y cña logarit hay ®−îc sö dông

a) log f(x)a log g(x)a ⇔

a 1

>

>

g(x) 0 f(x) g(x)

a 1,

>

 >

 >

b) log f(x)a log g(x)a ⇔

>

< <

f(x) 0 g(x) f(x)

0 a 1,

>

 >

 < <

c) logf (x)g(x)>0 ⇔

0 f(x) 1

0 g(x) 1 f(x) 1 g(x) 1,

 < <

 < <

 >

 >



Trang 7

d) logf (x)g(x)<0 ⇔

0 f(x) 1 g(x) 1 f(x) 1

0 g(x) 1

,

< <

 >

 >

 < <



Ví dụ 1 Giải bất phương trình

a) log5(x2 ư x) < 0 (1)

b) g3x 1 0,

x 2

ư >

ư

Giải a) (1) ⇔ 0 < x2 ư x < 1 ⇔

2

x(x 1) 0

ư >



0

ư ư <



x 0

x 1

x

 <

 >



 < <

⇔ x ∈ 1 5,0 1,1 5

b) (2) ⇔ x 1 1

x 2

ư >

1

xư2 > 0 ⇔ x > 2

Ví dụ 2 Giải

2

1

5

x log (x + + > (3) x 1) 0

5

x log (x + + <x 1) 0

2

2

x 0

x 0

 >



+ + <



 <



 + + >



1

1

0 2

x 0

 + >

<

 ⇔ x < ư1

Ví dụ 3 Giải bất phương trình

3

3

log (3 ư1) log (3 + ư9) > ư (4) 3

b) 7ưlog x2 2 +log x2 4>4

0

(5)

Giải a) Đặt t = log3(3x ư 1) Khi đó (4) có dạng

t( 2ư ư > ư ⇔ t) 3 t2+2tư < 3

⇔ ư3 < t < 1 Do đó

(4) ⇔ 3ư3<3xư < 31 ⇔ 28 x

27< <

7

Trang 8

⇔ log3 28 x log 43

27

  < <

b) Đặt t = log x2 2 ta nhận được bất phương trình

7ư +t 2t> ⇔ 7 t 4 2t4 ư > ư

2

7 t 0

4 2t 0

4 2t 0

7 t 4t 16t 16

 ư ≥

 ư <

 ư ≥



2 t 7 3

t 2

4

< ≤

 < ≤



Chú ý Trong khi giải bất phương trình logarit, đôi khi người ta dùng công thức

a

g(x) log f (x) g(x)

Ví dụ 4 Giải bất phương trình

2 lg(x 1) lg x

2.x ư ≥ +1 (x 1)ư (6)

(6) ⇔ 2.102 lg(x 1) lg xư ≥ +1 10lg(x 1) lg xư

Đặt t = 10lg(x 1) lg xư , ta có

2

t 0

 ư ư ≥

>

(2t 1)(t 1) 0

t 0

 >

Từ đó, (6) ⇔ 10lg(x 1) lg xư ≥1 ⇔ lg(x ư 1)lgx ≥ 0

lg(x 1) 0

lg x 0

lg(x 1) 0

lg x 0



x 2 hay x [2, + )

(vì hệ sau vô nghiệm)

Ví dụ 5 Giải các bất phương trình sau

x

log

| x 2 | 2

ư

b) log 2xx ≤ log (2x ).x 3 (8)

Giải a) Điều kiện có nghĩa là

x 0, x

4x 5

0

| x 2 |

 > ≠

>

ư

1 ⇔ x > 5

4, x ≠ 2

(7) ⇔

5

4 4x 5

x

| x 2 |

 > ≠



 ư

2 ⇔

5

4 4x 5 x | x 2 |

 > ≠

(9)

Trang 9

(9) ⇔

x 2

4x 5 x(x 2)

5

x 2 4

 >



 < <

 ư ≥ ư ư

2

2

x 2

5

x 2 4

 >



0

0



 < <



 + ư ≥



6 1 x 2

< ≤

ư ≤ <

 ⇔ x ∈ (2, 5]∪[ 6ư1, 2).

b) Điều kiện x ≠ 1, x > 0 Đặt t = logx2, (8) có dạng t + 1 ≤ t+ ⇔ 3

⇔ 2

t 1 0

t 3 0

t 1 0

(t 1) t 3

 + <

 + ≥

 + ≥



 + ≤ +

1 t 1

ư ≤ < ư

ư ≤ ≤

Từ đó (8) ⇔ ư3 ≤ logx2 ≤ 1 ⇔ x

x

x 1

3 log 2 1

3 log 2 1

 >

 < <



3

x 2

1

0 x

2

 < ≤



⇔ x ∈ 31

2

Ví dụ 6 Giải bất phương trình

2

log (x 4x 11) log (x 4x 11)

0

2 5x 3x

2

2

 ư ư >



0

15 ) ∪ (2 +

15 , +∞) = D

Với x ∈ D,

2

11

5

3log (x 4x 11)

log 11

Do đó, trên D

(10) ⇒

2 5

2 5

log (x 4x 11) 3

2

log 11 2 5x 3x

2

log (x 4x 11)

0

2 5x 3x

3 0 log 11< )

9

Trang 10

⇔ ⇔

2 5

2

2 5

2

log (x 4x 11) 0

log (x 4x 11) 0



 ư ư <



 ư ư >

2

2

2

2

 ư ư ≥



 + ư >

 ư ư ≤



 + ư <

1

3

 ∈ ư 

⇔ x ∈ (ư∞, ư2) ∪ (ư2, 2 ư 15 ) ∪ [6, +∞)

Ví dụ 7 Giải các bất phương trình

a) log x 1 (x 1) log x 1 x (12)

x + ư +(x 1)ư + ≤ 2

Giải : Điều kiện

x 0

x 1 0

x 1 0

x 1 1

>

 ư >

 + >

 + ≠

⇔ x > 1

Đặt xlog x 1 + (x 1) ư =t Khi đó

t > 0, x =

1 logx 1(x 1)

x 1

1

log (x 1)

ư

+

=

ư hay logx 1+ x=logx 1ư t ⇔ t = log x 1 x

(x 1)ư + Từ đó (12) có dạng 2t ≤ 2

⇔ t ≤ 1 hay

x 1

log (x 1)

x + ư ≤ ⇔ 1 logx 1+ (x 1)ư ≤ (vì x > 1) 0

⇔ x ư 1 ≤ 1 ⇔ x ≤ 2

Kết luận 1 < x ≤ 2

Ví dụ 8 Giải loga(x ư a) > 1

a log (x 1),+ (13)

ở đây 0 < a ≠ 1

Giải Điều kiện x > a Khi đó

(13) ⇔ log (xa ư > ưa) log (xa +a) ⇔ 2 2

a log (x ưa )> (14) 0 a) a > 1, khi đó (14) ⇔

x a

 ư >1

>

 ⇔ x >

2

1 a+

b) 0 < a < 1, lúc đó (14) ⇔

x a

 ư <1

>

 ⇔ a < x <

2

1 a+

Trang 11

Đáp số : x ∈ ( 1 a ,+ 2 + ∞ với a > 1 )

x ∈ (a, 1 a )+ 2 với 0 < a < 1

Ví dụ 9 Giải bất phương trình

2

a

log x log x 2

1 log x 2

>

ư ; 0 < a ≠ 1 (15)

Điều kiện x > 0, logax ư 2 ≠ 0 hay

0 < x ≠ a2

Đặt t = log xa Khi đó (15) có dạng 2

1

t 2

+ +

>

2

0

t 2

+

>

ư ⇔ t > 2 Trở lại biến cũ

t > 2 ⇔ log xa >2 ⇔

2

2

x a

a 1

0 a 1

 >



>



 < <

 < <



Kết luận

2

2

x (a , ) khi a 1

x (0, a ) khi 0 a 1

11

Ngày đăng: 30/12/2014, 22:11

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w