已知 125x=51−x25\sqrt{125^x} = \dfrac{5^{1-x}}{25},求 125x\sqrt{125^x} 的值。 证明 log⁡2x−log⁡16x=3lg⁡x4lg⁡2\log_2 x - \log_{16} x = \dfrac{3\lg x}{4\lg 2}。

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完整解法

7(a)

1. Express both sides of the equation as powers of the same base (base 5).

LHS: 125x=(53)x2=53x2\sqrt{125^x} = (5^3)^{\frac{x}{2}} = 5^{\frac{3x}{2}}

RHS: 51−x25=51−x52=51−x−2=5−1−x\dfrac{5^{1-x}}{25} = \dfrac{5^{1-x}}{5^2} = 5^{1-x-2} = 5^{-1-x}

2. Equate the indices and solve for $x$.

53x2=5−1−x5^{\frac{3x}{2}} = 5^{-1-x}

3x2=−1−x\dfrac{3x}{2} = -1 - x

3x=−2−2x3x = -2 - 2x

5x=−2  ⟹  x=−255x = -2 \implies x = -\dfrac{2}{5}

3. Substitute the value of $x$ back into the expression to find its value.

125x=53x2\sqrt{125^x} = 5^{\frac{3x}{2}}

Substitute x=−25x = -\dfrac{2}{5}:

532(−25)=5−355^{\frac{3}{2} \left(-\frac{2}{5}\right)} = 5^{-\frac{3}{5}}

答案

5−355^{-\frac{3}{5}}

7(b)

1. Change the base of the logarithms on the left-hand side to base 10.

LHS=log⁡2x−log⁡16x\text{LHS} = \log_2 x - \log_{16} x
=lg⁡xlg⁡2−lg⁡xlg⁡16= \frac{\lg x}{\lg 2} - \frac{\lg x}{\lg 16}

2. Express $\lg 16$ in terms of $\lg 2$.

lg⁡16=lg⁡(24)=4lg⁡2\lg 16 = \lg (2^4) = 4\lg 2
=lg⁡xlg⁡2−lg⁡x4lg⁡2= \frac{\lg x}{\lg 2} - \frac{\lg x}{4\lg 2}

3. Combine the fractions to obtain the right-hand side.

=4lg⁡x4lg⁡2−lg⁡x4lg⁡2= \frac{4\lg x}{4\lg 2} - \frac{\lg x}{4\lg 2}
=4lg⁡x−lg⁡x4lg⁡2= \frac{4\lg x - \lg x}{4\lg 2}
=3lg⁡x4lg⁡2=RHS= \frac{3\lg x}{4\lg 2} = \text{RHS}

答案

Shown.

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