$ (\log{⁡x} )^2+9 \log⁡{x}=0 $

Project ID: 
3000020030
Question: 

Peter miał rozwiązać równanie logarytmiczne: $$ (\log{⁡x} )^2+9 \log⁡{x}=0 $$ Po oddaniu pracy nauczyciel powiedział mu, że popełnił poważny błąd w swoim rozwiązaniu i poprosił go o jego znalezienie. Przyjrzyjmy się jego rozwiązaniu i spróbujmy zidentyfikować błąd: (1) Na początku Peter ustalił warunek dla $x$: $$ x>0 $$

(2) Przez wprowadzenie podstawienia $\log{⁡x}=t$, uzyskał równanie kwadratowe: $$ t^2+9t=0 $$

(3) Podzielił całe równanie przez $t$ i przekształcił go do postaci: $$ t+9=0 $$

(4) Rozwiązanie jest następujące: $$ t=-9 $$

(5) Podstawiając z powrotem do podstawienia, uzyskał równanie: $$ \log{⁡x}=-9 $$ i korzystając z definicji logarytmu, uzyskał rozwiązanie: $$ x=10^{-9} $$

(6) Na koniec Peter zweryfikował swoje rozwiązanie, wykonując sprawdzenie: $$ L=(\log{⁡10^{-9} })^2+9 \log{⁡10^{-9}}=(-9 \log{⁡10})^2+9 \cdot (-9) \log{⁡10}=81-81=0,~ $$ $$ P=0, ~ P=L $$ W którym kroku wystąpił błąd?

Answer 1: 

Błąd występuje w kroku (1). Prawidłowy warunek rozwiązywalności powinien brzmieć $x\geq0$.

Answer 2: 

Błąd występuje w kroku (3). Dzieląc przez $t$, Peter zgubił jedno rozwiązanie.

Answer 3: 

Błąd znajduje się w kroku (4). Nie spełnia on warunku rozwiązywalności. Oznacza to, że równanie nie ma rozwiązania.

Answer 4: 

Błąd występuje w kroku (5). Równanie $\log{⁡x}=-9$ nie może zostać przekształcone na $x=10^{-9}$.

Answer 5: 

Błąd występuje w kroku (6). Lewa strona równania jest nieprawidłowo zmodyfikowana. Powinno być $L=81+81=162$.

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

Prawidłowe rozwiązanie równania $$ (\log {x} )^2+9 \log{⁡x}=0 $$ rozpoczyna się od określenia dziedziny logarytmu ($x>0$) i wprowadzenia podstawienia $\log⁡{x}=t$. Po zastosowaniu podstawienia otrzymujemy (niekompletne) równanie kwadratowe $t^2+9t=0$, które można rozwiązać poprzez faktoryzację $t$ z lewej strony równania: $$ t(t+9)=0 $$ Teraz uświadommy sobie, że iloczyn jest równy zero wtedy i tylko wtedy, gdy co najmniej jeden z czynników jest równy zero. To znaczy, $t=0$ or $t+9=0$. Zatem pierwiastki podstawienia są następujące$t=0$ and $t=-9$.

Teraz wracamy do podstawienia $\log{x} =t$:

a) $t=0 \Rightarrow \log{x} =0 \Rightarrow x=1$

b) $t=-9 \Rightarrow \log{x} =-9 \Rightarrow x=10^{-9}$

Równanie ma dwa rozwiązania $x=1$ and $x=10^{-9}$.