方程log⁡2x+x−5=0\log _{2}x+x-5=0在下列哪个区间必有实数解()()
A. (1,2)(1,2)
B. (2,3)(2,3)
C. (3,4)(3,4)
D. (4,5)(4,5)

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完整解法

1. 将方程求解问题转化为函数零点存在性判断

设函数 f(x)=log⁡2x+x−5f(x) = \log_{2}x + x - 5,由于其在定义域 (0,+∞)(0, +\infty) 上单调递增且连续,因此方程 log⁡2x+x−5=0\log_{2}x + x - 5 = 0 的实数解即为函数 f(x)f(x) 的零点。

2. 计算或估算区间端点的函数值符号

分别计算 x=3x = 3 和 x=4x = 4 处的函数值:
对于 x=3x = 3:f(3)=log⁡23+3−5=log⁡23−2f(3) = \log_{2}3 + 3 - 5 = \log_{2}3 - 2。
因为 2<3<42 < 3 < 4,所以 1<log⁡23<21 < \log_{2}3 < 2,从而 f(3)=log⁡23−2<0f(3) = \log_{2}3 - 2 < 0。
对于 x=4x = 4:f(4)=log⁡24+4−5=2+4−5=1>0f(4) = \log_{2}4 + 4 - 5 = 2 + 4 - 5 = 1 > 0。

3. 应用零点存在定理得出结论

由于 f(3)<0f(3) < 0 且 f(4)>0f(4) > 0,根据零点存在定理,函数 f(x)f(x) 在区间 (3,4)(3, 4) 内必有零点。即原方程在区间 (3,4)(3, 4) 内必有实数解。
因此,正确答案为 C。

答案

C

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