$ \log_3⁡(x-1)+1= \log_3⁡x $

Project ID: 
3000020095
Question: 

Učitel pověřil třídu vyřešením logaritmické rovnice. Petr se přihlásil na řešení logaritmické rovnice na tabuli. Třída ho sledovala a v závěru konstatovala, že jeho postup byl chybný. Logaritmická rovnice je: $$ \log_3⁡(x-1)+1= \log_3⁡x $$

(1) Nejdříve Petr určil podmínky pro existenci obou logaritmů a určil definiční obor rovnice: $$ \begin{gather} x-1>0 \wedge x>0 \cr x \in (1;\infty) \end{gather} $$

(2) Potom využil věty o počítání s logaritmy a upravil levou stranu rovnice: $$ \log_3⁡( x-1+1)= \log_3⁡x $$

(3) Potom rovnici upravil a získal: $$ \begin{gather} \log_3⁡x= \log_3⁡x \cr 0=0 \end{gather} $$ To znamená, že každé číslo z intervalu $(0;\infty)$ je řešením rovnice: $\log_3⁡x=\log_3⁡x$.

(4) Poté Petr prohlásil, že každé číslo z definičního oboru zadané rovnice je jejím řešením. Interval $(1;\infty)$ je tedy množinou řešení rovnice $\log_3⁡(x-1)+1= \log_3⁡x$.

Kde udělal Petr chybu?

Answer 1: 

Chyba je v kroku (1) v definičním oboru. Správně má být $$ x-1 \geq 0 \wedge x \geq 0 $$

Answer 2: 

Chyba je v kroku (2). Úprava levé strany rovnice je chybná.

Answer 3: 

Chyba je v kroku (3). Není možné dostat stejný výraz na levé i pravé straně rovnice.

Answer 4: 

Chyba je v kroku (3). Rovnice uvedená v tomto kroku nemá řešení.

Fixed Answer: 
All Fixed
Correct Answer: 
Answer 2
Hint: 

Existence podmínek pro oba logaritmy bylo určeno správně. Petr udělal chybu v kroku (2). Ukážeme si správné řešení: $$ \begin{aligned} \log_3⁡(x-1)+1 & = \log_3⁡x \cr \log_3⁡(x-1)+ \log_3⁡3 & = \log_3⁡x \cr \log_3⁡ (3(x-1)) & = \log_3⁡x \cr \log_3⁡(3x-3) & = \log_3⁡x \cr 3x-3 & = x \cr 2x & = 3 \cr x & = \frac32 \end{aligned} $$ Kořen $x=\frac32$ patří do definičního oboru rovnice a proto rovnice má jednou unikátní řešení. Můžeme (ale nemusíme) udělat zkoušku: $$ \begin{aligned} L &= \log_3 \left( \frac32-1\right )+1= \log_3⁡ \frac12+1= \log_3⁡ \frac12+ \log_3⁡3= \log_3⁡ \frac32 \cr P &= \log_3⁡ \frac32 \cr L &= P \end{aligned} $$