Какое решение неравенства (3^x - 3^(-x)) < 6 является верным?
Алгебра 11 класс Неравенства и их решения
Чтобы решить неравенство (3^x - 3^(-x)) < 6, начнем с упрощения левой части неравенства.
Заметим, что 3^(-x) = 1/(3^x). Поэтому, мы можем переписать неравенство следующим образом:
3^x - 1/(3^x) < 6
Теперь умножим обе стороны неравенства на 3^x (при условии, что 3^x > 0, что верно для всех x, так как 3^x всегда положительно):
3^(2x) - 1 < 6 * 3^x
Теперь перенесем все элементы в одну сторону:
3^(2x) - 6 * 3^x - 1 < 0
Теперь сделаем замену: пусть y = 3^x. Тогда неравенство принимает вид:
y^2 - 6y - 1 < 0
Теперь найдем корни квадратного уравнения y^2 - 6y - 1 = 0. Используем формулу для нахождения корней:
y = (6 ± √(6^2 - 4 * 1 * (-1))) / (2 * 1)
Сначала вычислим дискриминант:
Δ = 36 + 4 = 40
Теперь подставим в формулу:
y = (6 ± √40) / 2
Упростим корень:
√40 = √(4 * 10) = 2√10
Следовательно, корни будут:
y1 = (6 + 2√10) / 2 = 3 + √10
y2 = (6 - 2√10) / 2 = 3 - √10
Теперь у нас есть два корня: y1 и y2. Для нахождения интервалов, на которых квадратное неравенство y^2 - 6y - 1 < 0 выполняется, мы можем использовать тестовые точки. Мы знаем, что парабола открыта вверх, так как коэффициент при y^2 положителен.
Таким образом, неравенство выполняется между корнями:
3 - √10 < y < 3 + √10
Теперь вернемся к переменной x. Поскольку y = 3^x, нам нужно решить:
3 - √10 < 3^x < 3 + √10
Теперь найдем, какие значения x соответствуют этим границам. Для этого используем логарифмы:
Сравнив значения, мы получаем, что:
log3(3 - √10) < x < log3(3 + √10)
Теперь подставим числовые значения:
√10 примерно равно 3.16, следовательно:
3 - √10 примерно равно -0.16, а 3 + √10 примерно равно 6.16.
Таким образом, x будет находиться в интервале:
log3(-0.16) < x < log3(6.16)
Так как логарифм от отрицательного числа не существует, мы можем сказать, что нижняя граница не влияет на решение. Поэтому мы рассматриваем только верхнюю границу:
x < log3(6.16)
Теперь, чтобы выбрать правильный ответ из предложенных вариантов, нам нужно оценить, какие из них соответствуют найденному интервалу. Мы видим, что:
Таким образом, правильным ответом будет:
(log3(2); +[infinity])