Juana tenía que resolver una ecuación logarítmica: $$ \log_2(2x)-\log_2 8=1 $$ La resolvió de la siguiente manera:
(1) En primer lugar, determinó el dominio del logaritmo: $$ \begin{aligned} 2x>0 \cr x \in (0;\infty) \end{aligned} $$
(2) Aplicando las reglas del logaritmo, modificó el lado izquierdo de la ecuación: $$ \log_22+\log_2x-\log_22+\log_24=1 $$
(3) A continuación, simplificó el lado izquierdo de la ecuación (restando $\log_22$): $$ \log_2x+\log_24=1 $$
(4) Después, modificó de nuevo el lado izquierdo de la ecuación para obtener la ecuación logarítmica en forma básica: $$ \begin{aligned} \log_2x+\log_22+\log_22=1 \cr \log_2x+1+1=1 \cr \log_2x=-1 \end{aligned} $$
(5) Aplicó la propiedad del logaritmo: $$ \log_ax=v \Leftrightarrow x=a^v $$ y obtuvo: $$ \begin{aligned} x & =2^{-1} \cr x & =\frac12 \end{aligned} $$
(6) Observó que este resultado pertenecía al dominio. Por último, hizo la comprobación: $$ \begin{aligned} I & =\log_2(2 \cdot \frac12)-\log_28=\log_2 \frac18=-3 \cr D & =1 \cr I & \neq D \end{aligned} $$
(7) Como la comprobación no salió, Juana afirma que la ecuación dada no tiene solución.
¿Se equivocó Juana? En caso afirmativo, identifica dónde:
Cometió el error en el paso (1) con respecto al dominio. Debería haber sido $2x\geq 0$.
Cometió el error en el paso (2). La modificación del lado izquierdo de la ecuación no es correcta.
Cometió el error en el paso (4). No es cierto que $\log_24=\log_22+ \log_22$ .
El error está en el paso (5). Debería haber sido: $$ \begin{aligned} log_2x & =-1 \cr x & =2^{-1}\cr x & =-2 \end{aligned} $$
No hay ningún error en el procedimiento.
Juana cometió el error en el paso (2) al olvidarse de utilizar paréntesis. En lugar de: $$ \log_2 2 + \log_2 x − \log_2 2 + \log_2 4 = 1 $$ debería haber sido: $$ \log_2 2 + \log_2 x − (\log_2 2 + \log_2 4) = 1 $$ Simplificando la ecuación anterior, obtenemos (teniendo en cuenta que $\log_2 4 = 2$): $$\begin{gather} \log_2 x = 3 \cr x = 2^3 \cr x = 8 \end{gather} $$ La raíz $x = 8$ pertenece al dominio, y la ecuación sólo tiene una solución $x = 8$. Podemos, pero no hace falta, hacer la comprobación.
Nota: La ecuación también se puede resolver de otra manera. Si nos damos cuenta de que $\log_2 8 = 3$ entonces podemos simplificar y resolver la ecuación de la siguiente manera: $$ \begin{gather} \log_2(2x) − \log_2 8 = 1 \cr \log_2(2x) = 4 \cr 2x = 2^4 \cr 2x = 16 \cr x = 8\end{gather} $$