解下列方程。

  1. (a)

    log⁡2(x+4)=2log⁡2x−1\log_2(x+4) = 2\log_2 x - 1

  2. (b)

    10log⁡y5+3=log⁡5y10\log_y 5 + 3 = \log_5 y

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完整解法

2(a)

1. Express the constant term as a logarithm to base 2.

log⁡2(x+4)=2log⁡2x−log⁡22\log_2(x+4) = 2\log_2 x - \log_2 2

2. Apply the power law and quotient law of logarithms to combine the right-hand side.

log⁡2(x+4)=log⁡2x2−log⁡22\log_2(x+4) = \log_2 x^2 - \log_2 2
log⁡2(x+4)=log⁡2(x22)\log_2(x+4) = \log_2\left(\frac{x^2}{2}\right)

3. Equate the arguments of the logarithms and form a quadratic equation.

x+4=x22x + 4 = \frac{x^2}{2}
2x+8=x22x + 8 = x^2
x2−2x−8=0x^2 - 2x - 8 = 0

4. Solve the quadratic equation and reject any invalid roots.

(x−4)(x+2)=0(x - 4)(x + 2) = 0
x=4x = 4 or x=−2x = -2
Since x>0x > 0 for log⁡2x\log_2 x to be defined, we reject x=−2x = -2.
Therefore, x=4x = 4.

答案

x=4x = 4

2(b)

1. Apply the change of base formula to express all logarithms in the same base.

Using the change of base formula, log⁡y5=1log⁡5y\log_y 5 = \frac{1}{\log_5 y}.
The equation becomes:
10(1log⁡5y)+3=log⁡5y10\left(\frac{1}{\log_5 y}\right) + 3 = \log_5 y

2. Use substitution to form a quadratic equation.

Let u=log⁡5yu = \log_5 y. The equation becomes:
10u+3=u\frac{10}{u} + 3 = u
Multiply throughout by uu:
10+3u=u210 + 3u = u^2
u2−3u−10=0u^2 - 3u - 10 = 0

3. Solve the quadratic equation for $u$.

(u−5)(u+2)=0(u - 5)(u + 2) = 0
u=5oru=−2u = 5 \quad \text{or} \quad u = -2

4. Solve for $y$ using the definition of logarithms.

Substitute back u=log⁡5yu = \log_5 y:
If log⁡5y=5\log_5 y = 5, then y=55=3125y = 5^5 = 3125.
If log⁡5y=−2\log_5 y = -2, then y=5−2=125y = 5^{-2} = \frac{1}{25}.

答案

y=3125y = 3125 or y=125y = \frac{1}{25}

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