$ \log_x ⁡8=-3 $

Project ID: 
3000020092
Question: 

El profesor encargó a sus alumnos que resolvieran una ecuación logarítmica. Se pidió a uno de los alumnos que presentara la solución en la pizarra. La clase observaba el trabajo del alumno y debía evaluar la corrección de su procedimiento de resolución. La ecuación es: $$ \log_x ⁡8=-3 $$

El estudiante solucionó la ecuación de la siguiente forma:

(1) Primero, determinó la condición de la base del logaritmo: $$ x\neq 1 \wedge x>0 $$ y escribió el dominio de la ecuación: $$ (0,+\infty)\setminus {1} $$

(2) A continuación, utilizó la identidad logarítmica: $$ \log_a⁡ x=v\Leftrightarrow x=a^v $$ para simplificar la ecuación y obtuvo: $$ 8=x^{-3} $$

(3) Expresó $8$ como $2^3$ y reescribió la ecuación como: $$ 2^3=x^{-3} $$

(4) A continuación, resolvió la ecuación de la siguiente manera: $$ \begin{aligned} 2^3=x^{-3} \cr 2^3=-x^3 \cr x=-2 \end{aligned} $$ Como el número $-2$ no pertenece al dominio de la ecuación, el alumno concluye que la ecuación dada no tiene solución.

¿Cometió el alumno algún error? En el caso afirmativo, indica en qué paso.

Answer 1: 

Sí. El error está en el paso (1) en la condición para la base del logaritmo. El dominio de la ecuación debería ser $R\setminus {1}$.

Answer 2: 

Sí. El error está en el paso (2). Debería ser $(-3)^x=8$.

Answer 3: 

Sí. El error está en el paso (3). No es posible escribir el número $8$ en forma de $2^3$ porque no hay ninguna potencia de $2$ en el lado derecho de la ecuación.

Answer 4: 

Sí. El error está en el paso (4). El alumno resolvió incorrectamente la ecuación $2^3=x^{-3}$.

Answer 5: 

No. Todo el procedimiento es correcto.

Fixed Answer: 
All Fixed
Correct Answer: 
Answer 4
Hint: 

Los pasos (1)-(3) son correctos. El error está en el paso (4). La ecuación del paso (4) puede resolverse correctamente de la siguiente manera: $$ \begin{aligned} 2^3=x^{-3} \cr 2^3=[(x)^{-1} ]^3 \cr 2=(x)^{-1} \cr 2=\frac{1}{x} \cr x=\frac12 \end{aligned} $$ La raíz $x=\frac12$ pertenece al dominio de la ecuación ya que cumple la condición de la base del logaritmo. La ecuación solo tiene una solución: $$ x=\frac12 $$ En este caso, la comprobación no es necesaria. Sin embargo, podemos realizarla. $$ \begin{aligned} I & = \log_{\frac12} 8= \log_{\frac12} ⁡ 2^3 =3 \log_{\frac12} ⁡2=3 \log_{\frac12}\left(\frac12\right)^{-1}=-3 \log_{\frac12} \frac12 =-3 \cr D & =-3 \cr I & =D \end{aligned} $$