$ \frac13(108−3^x)=3^x $

Project ID: 
3000020097
Question: 

Robert miał za zadanie rozwiązać proste równanie wykładnicze: $$ \frac13(108−3^x)=3^x $$

Rozwiązał równanie w następujących krokach:

1) Zaczął od uproszczenia lewej strony równania: $$ 36−3^x=3^x $$

2) Następnie dodał $3^x$ do obu stron równania i połączył wyrazy po prawej stronie: $$ \begin{aligned} 36 & =3^x+3^x \cr 36 & =2 \cdot 3^x \end{aligned} $$

3) Na koniec wyraził wyrażenia po obu stronach równania jako potęgi o tej samej podstawie i porównał wykładniki, aby uzyskać rozwiązanie: $$ \begin{aligned} 36 & =6^x \cr 6^2 & =6^x \cr x & =2 \end{aligned} $$ Czy Robert popełnił jakieś błędy? Jeśli tak, wskaż gdzie.

Answer 1: 

Tak. Popełnił błędy w krokach (1) i (3).

Answer 2: 

Tak. Popełnił błędy w krokach (1) i (2).

Answer 3: 

Tak. Popełnił błędy w krokach (2) i (3).

Answer 4: 

Tak. Popełnił błąd tylko w kroku (1).

Answer 5: 

Tak. Popełnił błąd tylko w kroku (3).

Answer 6: 

Nie. Wszystkie kroki są prawidłowe.

Correct Answer: 
Answer 1
Hint: 

Zobaczmy prawidłowe rozwiązanie równania: $$ \frac13(108-3^x)=3^x $$ Po pomnożeniu obu stron przez $3$ otrzymujemy: $$ 108-3^x=3 \cdot 3^x $$ Następnie możemy dodać $3^x$ do obu stron równania i połączyć podobne wyrażenia po prawej stronie: $$ \begin{aligned} 108 & =3 \cdot 3^x+3^x \cr 108 & =4 \cdot 3^x \end{aligned} $$ Następnie, dzieląc obie strony przez $4$, otrzymujemy: $$ 3^x=27 $$ Wreszcie, wyrażając $27$ jako $3^3$, otrzymujemy równanie wykładnicze o tej samej podstawie po obu stronach, a rozwiązanie uzyskuje się przez porównanie wykładników. $$ \begin{aligned} 3^x & =3^3 \cr x & =3 \end{aligned} $$ Uwaga: Uczeń popełnił pierwszy błąd w kroku (1), nieprawidłowo rozszerzając nawias. Pomnożył przez $\frac13$ tylko pierwszy człon w nawiasie. Drugi błąd popełnił w kroku (3). Równość $2\cdot 3^x=6^x$ w ogólności nie zachodzi.