证明方程 23x+4×52x−1=16x×53x2^{3x+4}\times 5^{2x-1}=16^{x}\times 5^{3x} 的解为 lg⁡165\lg\dfrac{16}{5}。 将 2log⁡2x−log⁡2(x−4)=32\log_{2}x-\log_{2}(x-4)=3 表示为关于 xx 的一元二次方程,并解释为什么该方程无实数解。

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完整解法

8((a))

1. Express all terms with base 2 and base 5, and group terms with the same base.

23x+4×52x−1=(24)x×53x2^{3x+4} \times 5^{2x-1} = (2^4)^x \times 5^{3x}
23x+4×52x−1=24x×53x2^{3x+4} \times 5^{2x-1} = 2^{4x} \times 5^{3x}

2. Rearrange the equation to collect terms with the same base on opposite sides.

23x+424x=53x52x−1\frac{2^{3x+4}}{2^{4x}} = \frac{5^{3x}}{5^{2x-1}}
23x+4−4x=53x−(2x−1)2^{3x+4-4x} = 5^{3x-(2x-1)}
24−x=5x+12^{4-x} = 5^{x+1}

3. Take logarithms on both sides and solve for x.

lg⁡(24−x)=lg⁡(5x+1)\lg(2^{4-x}) = \lg(5^{x+1})
(4−x)lg⁡2=(x+1)lg⁡5(4-x)\lg 2 = (x+1)\lg 5
4lg⁡2−xlg⁡2=xlg⁡5+lg⁡54\lg 2 - x\lg 2 = x\lg 5 + \lg 5
4lg⁡2−lg⁡5=xlg⁡5+xlg⁡24\lg 2 - \lg 5 = x\lg 5 + x\lg 2
lg⁡(24)−lg⁡5=x(lg⁡5+lg⁡2)\lg(2^4) - \lg 5 = x(\lg 5 + \lg 2)
lg⁡16−lg⁡5=xlg⁡(5×2)\lg 16 - \lg 5 = x\lg(5 \times 2)
lg⁡(165)=xlg⁡10\lg\left(\frac{16}{5}\right) = x\lg 10
Since lg⁡10=1\lg 10 = 1,
x=lg⁡165x = \lg\frac{16}{5}

答案

x=lg⁡165x = \lg\frac{16}{5}

8((b))

1. Apply the power law of logarithms

log⁡2x2−log⁡2(x−4)=3\log_{2}x^2 - \log_{2}(x-4) = 3

2. Apply the quotient law of logarithms

log⁡2(x2x−4)=3\log_{2}\left(\frac{x^2}{x-4}\right) = 3

3. Convert the logarithmic equation to exponential form and rearrange into a quadratic equation

x2x−4=23\frac{x^2}{x-4} = 2^3
x2x−4=8\frac{x^2}{x-4} = 8
x2=8(x−4)x^2 = 8(x-4)
x2−8x+32=0x^2 - 8x + 32 = 0

4. Calculate the discriminant of the quadratic equation

b2−4ac=(−8)2−4(1)(32)b^2 - 4ac = (-8)^2 - 4(1)(32)
=64−128= 64 - 128
=−64= -64

5. Conclude based on the value of the discriminant

Since the discriminant b2−4ac<0b^2 - 4ac < 0, the quadratic equation has no real solutions.

答案

x2−8x+32=0x^2 - 8x + 32 = 0; The discriminant is −64-64, which is less than 00, hence there are no real solutions.

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