Lý thuyết bất phương trình mũ và logarit
Lý thuyết bất phương trình mũ và logarit
1. Khái quát về bất phương trình mũ và logarit
Các bất phương trình mũ và bất phương trình logarit rất phong phú về dạng và phương pháp giải. Một cách tổng quát, bất phương trình mũ và logarit là các bất phương trình có chứa biểu thức mũ với ẩn ở số mũ. Cách giải bất phương trình mũ và logarit cũng tương tự như cách giải phương trình mũ và logarit cơ bản (phương pháp đặt ẩn phụ).
Trung tâm Gia sư Hà Nội nhấn mạnh: Các em học sinh cần phải thành thạo cách giải phương trình mũ và logarit vì làm tốt điều này các em cũng sẽ dễ dàng giải các bất phương trình mũ và logarit.
2. Lý thuyết bất phương trình mũ cơ bản
$\displaystyle a_{{}}^{x}>b$ ( hoặc $\displaystyle a_{{}}^{x}<b$; $\displaystyle a_{{}}^{x}\ge b$; $\displaystyle a_{{}}^{x}\le b$), trong đó a,b là hai số đã cho, a > 0, a # 1.
Ta thường giải bất phương trình mũ cơ bản bằng cách logarit hóa trên cơ sở sử dụng tính chất đơn điệu của hàm số logarit. logarit hóa bất phương trình (mà cả hai vế đều dương) theo cơ số lớn hơn 1 (nhỏ hơn 1 và đổi chiều bất phương trình) ta được bất phương trình tương đương (trường hợp một vế âm, một vế dương ta có thể kết luận ngay về tập nghiêm):
– Nếu b > 0 và a > 1 thì
$\displaystyle a_{{}}^{x}>b$ ⇔ $\displaystyle \log _{a}^{{}}a_{{}}^{x}>\log _{a}^{{}}b$ ⇔ $\displaystyle x>\log _{a}^{{}}b$; $\displaystyle a_{{}}^{x}\ge b$ ⇔ $\displaystyle x\ge \log _{a}^{{}}b$
$\displaystyle a_{{}}^{x}<b$ ⇔ $\displaystyle \log _{a}^{{}}a_{{}}^{x}<\log _{a}^{{}}b$ ⇔ $\displaystyle x<\log _{a}^{{}}b$; $\displaystyle a_{{}}^{x}\le b$ ⇔ $\displaystyle x\le \log _{a}^{{}}b$
– Nếu b>0 và 0<a
$\displaystyle a_{{}}^{x}>b$ ⇔ $\displaystyle \log _{a}^{{}}a_{{}}^{x}x<\log _{a}^{{}}b$ ⇔ $\displaystyle x>\log _{a}^{{}}b$; $\displaystyle a_{{}}^{x}\ge b$ ⇔ $\displaystyle x\le \log _{a}^{{}}b$
$\displaystyle a_{{}}^{x}<b$ ⇔ $\displaystyle x>\log _{a}^{{}}b$; $\displaystyle a_{{}}^{x}\le b$ ⇔ $\displaystyle x\ge \log _{a}^{{}}b$
– Nếu b ≤ 0 thì các bất phương trình $\displaystyle a_{{}}^{x}>b$, $\displaystyle a_{{}}^{x}\ge b$ đều đúng với mọi x (tập nghiệm là R)
– Nếu b ≤ 0 thì các bất phương trình $\displaystyle a_{{}}^{x}<b$, $\displaystyle a_{{}}^{x}\le b$ đều vô nghiệm
3. Lý thuyết bất phương trình logarit cơ bản
$\displaystyle \log _{a}^{{}}x>b$ (hoặc $\displaystyle \log _{a}^{{}}x<b$; $\displaystyle \log _{a}^{{}}x\ge b$; $\displaystyle \log _{a}^{{}}x\le b$)
trong đó a, b là hai số đã cho, a>0, a # 1
Ta giải bất phương trình logarit cơ bản bằng cách mũ hóa sử dụng tính chất đơn điệu của hàm số mũ. Mũ hóa bất phương trình theo cơ số lớn hơn 1 (nhỏ hơn 1 và đổi chiều bất phương trình) ta được bất phương trình tương đương.
– Nếu a > 1 thì
$\displaystyle \log _{a}^{{}}x>b$ ⇔ $\displaystyle a_{{}}^{{\log _{a}^{{}}x}}>a_{{}}^{b}$ ⇔ $\displaystyle x>a_{{}}^{b}$ ; $\displaystyle a_{{}}^{{\log _{a}^{{}}x}}>a_{{}}^{b}$ ⇔ $\displaystyle x\ge a_{{}}^{b}$
$\displaystyle \log _{a}^{{}}x<b$ ⇔ 0 < x < $\displaystyle a_{{}}^{b}$ ; $\displaystyle \log _{a}^{{}}x\le b$ ⇔ 0 < x ≤ $\displaystyle a_{{}}^{b}$
– Nếu 0 < a< 1 thì
$\displaystyle \log _{a}^{{}}x>b$ ⇔ $\displaystyle a_{{}}^{{\log _{a}^{{}}x}}<a_{{}}^{b}$ ⇔ $\displaystyle 0<x<a_{{}}^{b}$ ; $\displaystyle \log _{a}^{{}}x\ge b$ ⇔ $\displaystyle 0<x\le a_{{}}^{b}$
$\displaystyle \log _{a}^{{}}x<b$ ⇔ $\displaystyle x>a_{{}}^{b}$ ; $\displaystyle \log _{a}^{{}}x\le b$ ⇔ $\displaystyle x\ge a_{{}}^{b}$
4. Chú ý trong khi giải bất phương trình mũ và logarit
Đối với các bất phương trình mũ và logarit cơ bản nêu trên trong trường hợp $\displaystyle b=a_{{}}^{\alpha }$ (đối với bất phương trình mũ cơ bản) và $\displaystyle b=\log _{a}^{{}}\alpha $ ( trường hợp bất phương trình logarit cơ bản) thì có thể sử dụng tính chất đơn điệu của hàm số mũ và hàm số logarit để giải, không cần logarit hóa hay mũ hóa. Chẳng hạn:
Nếu a > 1 thì $\displaystyle a_{{}}^{x}>a_{{}}^{\alpha }$ ⇔ x > α;
Nếu 0 < a < 1 thì $\displaystyle \log _{a}^{{}}x>\log _{a}^{{}}\alpha $ ⇔ 0 < x < α;…