解下列方程。

  1. (a)

    5x−5x2+1=65^x - 5^{\frac{x}{2}+1} = 6,

  2. (b)

    2lg⁡(x−3)−lg⁡(x+7)=1log⁡100102\lg(x - 3) - \lg(x + 7) = \frac{1}{\log_{100} 10}。

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完整解法

5(a)

1. Rewrite the equation using laws of indices to identify a common base term

5x−5x2⋅51=65^x - 5^{\frac{x}{2}} \cdot 5^1 = 6
(5x2)2−5(5x2)−6=0(5^{\frac{x}{2}})^2 - 5(5^{\frac{x}{2}}) - 6 = 0

2. Use substitution to form and solve a quadratic equation

Let y=5x2y = 5^{\frac{x}{2}}.
y2−5y−6=0y^2 - 5y - 6 = 0
(y−6)(y+1)=0(y - 6)(y + 1) = 0
y=6ory=−1y = 6 \quad \text{or} \quad y = -1

3. Solve for $x$ by taking logarithms and reject the invalid solution

5x2=6or5x2=−1 (rejected since 5x2>0)5^{\frac{x}{2}} = 6 \quad \text{or} \quad 5^{\frac{x}{2}} = -1 \text{ (rejected since } 5^{\frac{x}{2}} > 0)
Taking ln⁡\ln on both sides for the valid equation:
ln⁡(5x2)=ln⁡6\ln(5^{\frac{x}{2}}) = \ln 6
x2ln⁡5=ln⁡6\frac{x}{2} \ln 5 = \ln 6
x=2ln⁡6ln⁡5x = \frac{2 \ln 6}{\ln 5}
x≈2.2266≈2.23 (to 3 s.f.)x \approx 2.2266 \approx 2.23 \text{ (to 3 s.f.)}

答案

x=2.23x = 2.23

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