已知 u=2xu = 2^x,将 2x+1=5(2x)+32^{x+1} = 5(2^x) + 3 表示为关于 uu 的方程。 由此求出使得 2x+1=5(2x)+32^{x+1} = 5(2^x) + 3 成立的 xx 的值,结果保留 2 位有效数字。

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完整解法

1(a)

1. Rewrite the term $2^{x+1}$ using laws of indices

2x+1=2x⋅21=2(2x)2^{x+1} = 2^x \cdot 2^1 = 2(2^x)

2. Substitute $u = 2^x$ into the equation

2u=5u+32u = 5u + 3

答案

2u=5u+32u = 5u + 3

1(b)

1. Write down the quadratic equation in $u$ from part (a) and factorise it

From part (a): 2u2−5u−3=02u^2 - 5u - 3 = 0.

Factorising: (2u+1)(u−3)=0(2u + 1)(u - 3) = 0

so u=−12u = -\dfrac{1}{2} or u=3u = 3.

2. Reject the invalid root

Since u=2x>0u = 2^x > 0 for all real xx, the value u=−12u = -\dfrac{1}{2} is rejected.

Hence u=3u = 3, i.e. 2x=32^x = 3.

3. Solve for $x$ using logarithms

2x=32^x = 3

x=log⁡23=ln⁡3ln⁡2x = \log_2 3 = \dfrac{\ln 3}{\ln 2}

4. Evaluate and round to 2 significant figures

x=1.5849…x = 1.5849\ldots

x≈1.6x \approx 1.6 (2 s.f.)

答案

x≈1.6x \approx 1.6

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