求方程
ln⁡35x+1=ln⁡9x+5+log⁡2161−2x,\ln 3^{5x+1} = \ln 9^{x+5} + \log_2 16^{1-2x},
的解,结果用含 ln⁡3\ln 3 的式子表示。
解方程 log⁡4(x−3)+log⁡2(2x+1)12=1\log_4 (x-3) + \log_2 (2x+1)^{\frac{1}{2}} = 1。

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完整解法

11(a)

1. Simplify the logarithmic terms using the power law and change of base where necessary

ln⁡35x+1=(5x+1)ln⁡3\ln 3^{5x+1} = (5x+1)\ln 3
ln⁡9x+5=ln⁡(32)x+5=ln⁡32x+10=(2x+10)ln⁡3\ln 9^{x+5} = \ln (3^2)^{x+5} = \ln 3^{2x+10} = (2x+10)\ln 3
log⁡2161−2x=log⁡2(24)1−2x=log⁡224−8x=4−8x\log_2 16^{1-2x} = \log_2 (2^4)^{1-2x} = \log_2 2^{4-8x} = 4-8x

2. Substitute the simplified terms back into the equation and collect terms involving x

(5x+1)ln⁡3=(2x+10)ln⁡3+4−8x(5x+1)\ln 3 = (2x+10)\ln 3 + 4 - 8x
5xln⁡3+ln⁡3=2xln⁡3+10ln⁡3+4−8x5x\ln 3 + \ln 3 = 2x\ln 3 + 10\ln 3 + 4 - 8x
5xln⁡3−2xln⁡3+8x=10ln⁡3−ln⁡3+45x\ln 3 - 2x\ln 3 + 8x = 10\ln 3 - \ln 3 + 4
3xln⁡3+8x=9ln⁡3+43x\ln 3 + 8x = 9\ln 3 + 4

3. Factorise x and solve for x

x(3ln⁡3+8)=9ln⁡3+4x(3\ln 3 + 8) = 9\ln 3 + 4
x=9ln⁡3+43ln⁡3+8x = \frac{9\ln 3 + 4}{3\ln 3 + 8}

答案

x=4−10ln⁡33ln⁡3+8x = \frac{4 - 10\ln 3}{3\ln 3 + 8}

11(b)

1. Change the base of the first logarithmic term to base 2.

log⁡4(x−3)=log⁡2(x−3)log⁡24=log⁡2(x−3)2=12log⁡2(x−3)\log_4 (x-3) = \frac{\log_2 (x-3)}{\log_2 4} = \frac{\log_2 (x-3)}{2} = \frac{1}{2} \log_2 (x-3)

2. Simplify the second logarithmic term using the power law.

log⁡2(2x+1)12=12log⁡2(2x+1)\log_2 (2x+1)^{\frac{1}{2}} = \frac{1}{2} \log_2 (2x+1)

3. Combine the logarithmic terms and solve for x.

12log⁡2(x−3)+12log⁡2(2x+1)=1\frac{1}{2} \log_2 (x-3) + \frac{1}{2} \log_2 (2x+1) = 1
log⁡2(x−3)+log⁡2(2x+1)=2\log_2 (x-3) + \log_2 (2x+1) = 2
log⁡2[(x−3)(2x+1)]=2\log_2 [(x-3)(2x+1)] = 2
(x−3)(2x+1)=22=4(x-3)(2x+1) = 2^2 = 4
2x2−5x−3=42x^2 - 5x - 3 = 4
2x2−5x−7=02x^2 - 5x - 7 = 0
(2x−7)(x+1)=0(2x - 7)(x + 1) = 0
x=3.5 or x=−1x = 3.5 \text{ or } x = -1

4. Check for extraneous solutions.

For x=−1x = -1, x−3=−4<0x-3 = -4 < 0, so log⁡4(x−3)\log_4(x-3) is undefined.
Therefore, x=3.5x = 3.5 is the only valid solution.

答案

x=5x = 5

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