background image

Zestaw 2.
Funkcja potęgowa, wykładnicza i logarytmiczna.
Elementarne równania i nierówności.

Przykład 1. Wykonać działanie

x

−a−2

x

−a−1

podając założenia, przy jakich jest ono wyko-

nywalne.

Rozwiązanie. Niech x 6= 0, a ∈ RWówczas

x

−a−2

x

−a−1

x

−a−2(−a−1)

x

1

=

1
x

.

Przykład 2. Rozwiązać równanie x

3
4

=

1
8

.

Rozwiązanie. Wyznaczamy dziedzinę równania: x ∈ R

+

.

Ponieważ obie strony równania są dodatnie, możemy je podnieś do potęgi:
(x

3
4

)

4
3

= (

1
8

)

4
3

Stąd = (

1
8

)

4
3

czyli =

3

8

4

= 16Liczba 16 ∈ R

+

więc jest

rozwiązaniem równania.

Przykład 3. Rozwiązać nierówność x

3

+ 2x

2

− 16x − 32 0.

Rozwiązanie. Rozkładamy wielomian po lewej stronie nierówności na czynniki liniowe
(wykorzystujemy metodę grupowania wyrazów i wzór skróconego mnożenia): x

3

+2x

2

16x − 32 = x

2

(+ 2) − 16(+ 2) = (x

2

− 16)(+ 2) = (x − 4)(+ 4)(+ 2)Obliczamy

miejsca zerowe tego wielomianu, z uwzględnieniem ich krotności: 4, x 2, x =
4jednokrotne. Szkicujemy wykres tego wielomianu i odczytujemy z niego rozwiązania
nierówności: x ∈ (4, −2) ∪ (4+).

Przykład 4. Do którego z przedziałów: (01)czy (1, ∞) należy a, gdy a

3

< a

1,1

?

Rozwiązanie. Zaważmy, że

11Zatem a ∈ (01) ( bo funkcja (x) = a

x

jest

funkcją malejącą jeżeli a ∈ (01)).

Przykład 5. Rozwiązać równanie 2

2x−4

= 4

53x

.

Rozwiązanie. Równanie 2

2x−4

= 4

53x

jest równoważne równaniu 2

2x−4

= (2

2

)

53x

.

Korzystając z praw działań na potęgach ((a

x

)

y

a

xy

, a > 0, x, x ∈ R) mamy 2

2x−4

=

2

106x

Z różnowartościowości funkcji wykładniczej otrzymujemy 2x−4 = 106x, czyli

8= 14Stąd =

7
4

.

Przykład 6. Rozwiązać równanie 3

x+3

− 3

x−2

=

26

9

.

Rozwiązanie. Korzystając z praw działań na potęgach (a

x

a

y

a

x+y

,

a

x

a

y

a

x−y

, a >

0, x, y ∈ R) zapisujemy równanie 3

x+3

− 3

x−2

=

26

9

w postaci: 3 · 3

x

1
9

· 3

x

=

26

9

i

równoważnie 3

x

(3 

1
9

) =

26

9

Stąd 3

x

·

26

9

=

26

9

czyli 3

x

= 1 i równoważnie 3

x

= 3

0

Z

różnowartości funkcji wykładniczej otrzymujemy = 0.

1

background image

Przykład 7. Rozwiązać nierówność 3

2x−1

(

1
3

)

5x−1

.

Rozwiązanie. Zapiszemy nierówność w postaci równoważnej: (

1
3

)

2x+1

(

1
3

)

5x−1

Z

uwagi na monotoniczność funkcji = (

1
3

)

x

(a dokładniej z faktu, że funkcja ta jest

funkcją malejącą), mamy: 2+ 1 5x − 1czyli x >

2
7

.

Przykład 8. Obliczyć log

2

32.

Rozwiązanie. Zgodnie z definicją, log

a

c ⇔ a

c

b, a > 0, a 6= 1, b > 0Kładąc

zatem log

2

32 = x, mamy 2

x

= 32stąd log

2

32 = 5.

Przykład 9. Rozwiązać równanie log

2

(x − 4) = 0.

Rozwiązanie. Określimy dziedzinę równania. Logarytm po lewej stronie równania ist-
nieje dla spełniających nierówność x − 0, czyli dla x > 4Korzystając z definicji
logarytmu otrzymujemy x − 4 = 2

0

czyli x − 4 = 1Stąd = 5Ponieważ 5 ∈ (4, ∞),

więc jest rozwiązaniem tego równania.

Przykład 10. Rozwiązać równanie 2 log(2 − x− log = log(+ 5).

Rozwiązanie. Określimy dziedzinę równania. Powyższe logarytmy istnieją, gdy :
− x > ∧ x > ∧ x + 5 0czyli x < ∧ x > ∧ x < −5Stąd x ∈ (02)Korzystając
z podstawowych praw działań na logarytmach (dla a, b, c > 0, a 6= 1 mamy
log

a

+ log

a

= log

a

bc, log

a

b − log

a

= log

a

b
c

, k log

a

= log

a

(b

k

)) otrzymujemy

równanie równoważne: log(2 − x)

2

= log(x(+ 5))Z różnowartościowości funkcji lo-

garytmicznej mamy (2 − x)

2

x(+ 5) ⇔ − 4x

2

x

2

+ 5x ⇔ 9= 4 ⇔ x =

4
9

.

Ponieważ

4
9

∈ (02)więc jest rozwiązaniem tego równania.

Przykład 11. Rozwiązać nierówność log

4

(2+ 3) 1.

Rozwiązanie. Logarytm istnieje, o ile 2+ 3 ⇔ x > −

3
2

Zauważmy, że 1 = log

4

4,

więc nierówność można zapisać w postaci równoważnej log

4

(2+ 3) log

4

4Ponieważ

funkcja = log

4

jest funkcją rosnącą, więc 2+ 3 ⇔ x >

1
2

Zbiór rozwiązań

nierówności jest częścią wspólną zbiorów (

3
2

, ∞) oraz (

1
2

, ∞)więc ostatecznie

x ∈ (

1
2

, ∞).

Przykład 12. Znaleźć dziedzinę funkcji (x) = log

2

(4x − x

2

+ 5).

Rozwiązanie. Funkcja istnieje dla takich, że −x

2

+ 4+ 5 0Liczymy

∆ = 4

2

− · (1) · 5 = 36więc

∆ = 6; x

1

=

46

2·(1)

= 5 ∨ x

2

=

4+6

2

1Szkicując

parabolę odczytujemy rozwiązania nierówności kwadratowej: x ∈ (15)Ostatecznie
D

f

= (15).

2

background image

Zadanie 2.1. Wykonać poniższe działania, podając założenia, przy jakich są one wy-
konywalne.

a)

u

6

w

2

x

5

v

2

·

w

5

x

6

u

5

v

1

;

b)

x

4

y

7

x

2

z

:

x

6

y

1

y

7

z

1

;

c) (

a

1

b

4

c

2

d

3

)

2

: (

c

4

b

3

ad

6

)

3

.

Zadanie 2.2. Podać dziedziny i naszkicować wykresy funkcji:

a) x, y x

3

, y x

5

;

b) x

2

, y x

4

, y x

6

;

c) x

2

, y x

4

, y x

6

;

d) x

1

, y x

3

, y x

5

;

e) x

1
2

, y x

1
3

, y x

1
4

;

f) x

1
2

, y x

1
3

.

Zadanie 2.3. Rozwiązać równania i nierówności:

a) x

4
3

= 3

3

3;

b) x

1,5

= 3

3
8

;

c) x

2
5

+ 3x

1
5

= 28;

d) (

2

x

x

2

)

3

= [(x

x)

1

]

1
2

;

e) x

6

+ 3x

3

− 4 = 0;

f) x

1

­ x

2

;

g) x

1
4

< x

1
2

;

h) −x

4

− x

2

+ 6 0;

i) (x − 3)

7

(+ 2)

2

(+ 7)

19

0;

j) x

4

− 4x

3

x

2

− 4x < 0;

k) 2x

3

x

2

− 18x − ­ 0.

3

background image

Zadanie 2.4. Przekształcając wykres funkcji = 3

x

naszkicować wykresy funkcji:

a) = 3

x−1

+ 2;

b) = 3

x+2

− 1;

c) = 3

−x

;

d) = (

1
3

)

x−3

− 1.

Zadanie 2.5. Do którego z przedziałów: (01)czy (1, ∞) należy a, gdy:

a) a

2

< a

3

;

b) a

2

< a

0,8

;

c) a

3,4

< a

π

;

d) a

3

< a

1,9

.

Zadanie 2.6. Rozwiązać równania i nierówności:

a) 2

x+3

= 4

x−1

;

b) (05)

x−4

= 16

5x−4

;

c) (

27)

3x−2

= 9

5x−3

;

d) 2

x

2

= 4

2x−2

;

e) 3

6x

2

+x

= 9

3x+0,5

;

f) (004)

2

= 5

11x

2

+7x

;

g) 0125 · 4

2x−1

= (

2

8

)

−x−1

;

h) 2

x+2

+ 2

x

= 20;

i) 3 · 9

x

+ 9

x−1

− 9

x−2

= 251;

j) 3

2x+2

+ 3

2x

= 30;

k) 2 · 16

x

− 17 · 4

x

+ 8 = 0;

l) 7

2x

+ 7

x

= 36 · 7

x

+ 686;

m) 3

x+2

+ 9

x+1

= 810;

n) 2

x+1

8

x−1

;

o) (

5
4

)

3−x−x

2

(08)

x

2

2x+2

;

p) (

3)

2−x

9

x−4

;

4

background image

r) 3

x

2

9

4x−6

;

s) 4

2x+3

¬ (05)

x

2

.

Zadanie 2.7. Obliczyć poniższe logarytmy:

a) log

2

16;

b) log

2

1
4

;

c) log 001;

d) log

2

2;

e) log

5

5

5;

f) log

6

1;

g) log

2

2

8.

Zadanie 2.8.
1) Przekształcając wykres funkcji = log

2

naszkicować wykresy funkcji

= log

2

(x − 1) + 3 oraz −log

2

+ 3.

2) Przekształcając wykres funkcji = log

1
3

naszkicować wykresy funkcji

= log

1
3

(+ 2) − 1 oraz log

1
3

(x − 1)+ 1

Zadanie 2.9. Rozwiązać równania i nierówności:

a) log

2

(x − 4) = 0;

b) log

5

(1 − x) = log

5

− log

5

(2 − x);

c) log

2

(x

2

− 2) − log

2

(6 − x) + 1 = 0;

d) log

3

x − 4 log = 0;

e)

1
2

log (+ 3) = 1 

1
2

log (+ 24);

f) log

2

(8 − 2x− 2 log

2

(2 − x) = 1;

g) log

3

(3

x

− 8) = 2 − x;

h) log

7

(6 + 7

−x

) = + 1;

i) (log

2

x)

2

+ 3 = 4 log

2

x;

j) log

3

(2+ 7) 1;

k) log

1
2

(x − 4) > −2;

l) log

3

(2x − 1) − log

3

(x − 2).

5

background image

Zadanie 2.10. Znaleźć dziedziny funkcji:

a) (x) = log (x

2

− x + 2);

b) (x) = log (4x − x

2

+ 5);

c) (x) = log

6

(5

x

− 5

2x−3

);

d) (x) = x −

q

(3

x

)

2

− · 3

x

;

e) (x) = 1 

2

x

+ 3;

f) (x) =

− 2

x

+

x;

g) (x) =

1
3

x

2

+ 5+ log (3

x

2

− 81);

h) (x) =

x

1log x

;

i) (x) =

q

log

2

(+ 2);

j) (x) =

q

− log

1
2

x;

k) (x) =

q

2 log x − log

2

x;

l) (x) = 5 log

3+x

(−x − 1).

ODPOWIEDZI:
Zadanie 2.1.

a)

xv

3

uw

3

, u, w, v, x 6= 0;

b)

y

z

2

, x, y, z 6= 0;

c)

bd

12

ac

8

, a, b, c, d 6= 0.

Zadanie 2.3.

a) = 3;

b) =

4
9

;

c) = 4

5

;

d) = 2

4
5

;

e) =

3

∨ x = 1;

f) x ∈ h1+);

g) x ∈ (1+);

6

background image

h) x ∈ (

2,

2);

i) x ∈ (73) \ {−2};

j) x ∈ (04);

k) x ∈ h−3, −

1
2

i ∪ h3+).

Zadanie 2.4.

a) translacja o wektor [1,2];

b) translacja o wektor [-2,-1];

c) symetria względem osi OY;

d) symetria względem osi OY, a nastepnie translacja o wektor [3,-1].

Zadanie 2.5.

a) a ∈ (1+);

b) a ∈ (01);

c) a ∈ (1+);

d) a ∈ (1+).

Zadanie 2.6.

a) = 5;

b) =

20
21

;

c) =

6

11

;

d) = 2;

e) 

1
6

∨ x = 1;

f) ∨ x =

4

11

;

g) = 5;

h) = 2;

i) = 2;

j) =

1
2

;

k) 

1
2

∨ x =

3
2

;

7

background image

l) = 2;

m) = 2;

n) x < 2;

o) x >

5
3

;

p) x >

18

5

;

r) x ∈ (26);

s) nierówność nie ma rozwiązania.

Zadanie 2.7.

a) 4;

b) 2;

c) 2

d) 2;

e)

3
2

;

f) 0;

g) 6.

Zadanie 2.8.
1) a) translacja o wektor [1,3];

b) symetria względem osi OX, a następnie translacja

o wektor [0,3].
2) a) translacja o wektor [-2,-1];

b) translacja o wektor [1,0], przekształcenie części

wykresu leżącego pod osią OX w symetrii względem tej osi, a następnie translacja o
wektor [0,1].

Zadanie 2.9. Rozwiązać równania i nierówności:

a) = 5;

b) 1;

c) 

5
2

∨ x = 2;

d) = 001 ∨ x = 1 ∨ x = 100;

e) = 1;

f) ∨ x = 0;

g) = 2;

8

background image

h) = 0;

i) = 2 ∨ x = 8;

j) x ∈ (

7
2

, −2);

k) x ∈ (48);

l) x ∈ (5+).

Zadanie 2.10. Znaleźć dziedziny funkcji:

a) D

f

= (−∞, −1) ∪ (2+);

b) D

f

= (15);

c) D

f

= (−∞, 3);

d) D

f

h1+);

e) D

f

= R;

f) D

f

{0};

g) D

f

= (−∞, −2) ∪ (2+);

h) D

f

= (0+\ {10};

i) D

f

h−1+);

j) D

f

h

1

16

+);

k) D

f

h1100i;

l) D

f

= (3, −1) \ {−2}.

9