משוואות מעריכיות
פונקציות מעריכיות
משוואות מעריכיות
📐 מהי משוואה מעריכית?
משוואה מעריכית היא משוואה שבה הנעלם נמצא במעריך
דוגמאות:
- \(2^x = 8\)
- \(3^{2x-1} = 27\)
- \(5^x = 5^{3x-2}\)
- \(4^x - 3 \cdot 2^x + 2 = 0\)
🔑 העיקרון הבסיסי
אם \(a^m = a^n\) אז \(m = n\)
(כאשר a > 0 ו-a ≠ 1)
💡 הסבר:
פונקציה מעריכית היא חד-חד ערכית (כל ערך y מתקבל מ-x יחיד).
לכן, אם שני ביטויים מעריכיים עם אותו בסיס שווים, המעריכים חייבים להיות שווים!
📝 סוג 1: השוואת מעריכים (אותו בסיס)
שיטה: מביאים את שני האגפים לאותו בסיס, ואז משווים מעריכים
✏️ דוגמה 1: פתור \(2^x = 8\)
פתרון:
נכתוב את 8 כחזקה של 2:
\(2^x = 2^3\)
משווים מעריכים:
\(x = 3\)
✏️ דוגמה 2: פתור \(3^{2x-1} = 27\)
פתרון:
\(3^{2x-1} = 3^3\)
משווים מעריכים:
\(2x - 1 = 3\)
\(2x = 4\)
\(x = 2\)
✏️ דוגמה 3: פתור \(4^x = 32\)
פתרון:
נכתוב הכל כחזקות של 2:
\((2^2)^x = 2^5\)
\(2^{2x} = 2^5\)
\(2x = 5\)
\(x = 2.5\)
📝 סוג 2: הבאה לבסיס משותף
שיטה: כשיש בסיסים שונים, מנסים להביא לבסיס משותף
✏️ דוגמה: פתור \(8^x = 4^{x+1}\)
פתרון:
שניהם חזקות של 2:
\((2^3)^x = (2^2)^{x+1}\)
\(2^{3x} = 2^{2(x+1)}\)
\(2^{3x} = 2^{2x+2}\)
משווים מעריכים:
\(3x = 2x + 2\)
\(x = 2\)
✏️ דוגמה: פתור \(9^x = 27^{x-1}\)
פתרון:
שניהם חזקות של 3:
\((3^2)^x = (3^3)^{x-1}\)
\(3^{2x} = 3^{3(x-1)}\)
\(3^{2x} = 3^{3x-3}\)
\(2x = 3x - 3\)
\(x = 3\)
📝 סוג 3: הצבה (משוואה ריבועית סמויה)
מתי משתמשים?
כשיש ביטויים מהצורה \(a^{2x}\) ו-\(a^x\) (או \(a^x\) ומספר)
שיטה: נציב \(t = a^x\) (כאשר t > 0)
✏️ דוגמה 1: פתור \(4^x - 3 \cdot 2^x + 2 = 0\)
פתרון:
נשים לב: \(4^x = (2^2)^x = (2^x)^2\)
נציב \(t = 2^x\) (t > 0):
\(t^2 - 3t + 2 = 0\)
\((t-1)(t-2) = 0\)
\(t = 1\) או \(t = 2\)
חזרה ל-x:
\(2^x = 1 \Rightarrow x = 0\)
\(2^x = 2 \Rightarrow x = 1\)
תשובה: \(x = 0\) או \(x = 1\)
✏️ דוגמה 2: פתור \(9^x - 4 \cdot 3^x + 3 = 0\)
פתרון:
\(9^x = (3^x)^2\)
נציב \(t = 3^x\) (t > 0):
\(t^2 - 4t + 3 = 0\)
\((t-1)(t-3) = 0\)
\(t = 1\) או \(t = 3\)
חזרה ל-x:
\(3^x = 1 \Rightarrow x = 0\)
\(3^x = 3 \Rightarrow x = 1\)
תשובה: \(x = 0\) או \(x = 1\)
⚠️ חשוב לזכור:
אחרי הפתרון, צריך לבדוק ש-\(t > 0\) (כי \(a^x\) תמיד חיובי)
אם יצא \(t \leq 0\) → פתרון זה פסול!
📝 סוג 4: שימוש בלוגריתמים
מתי משתמשים?
כשלא ניתן להביא לאותו בסיס, או כשרוצים פתרון מדויק
✏️ דוגמה: פתור \(2^x = 5\)
פתרון:
לא ניתן להביא 5 לחזקה של 2, לכן נשתמש בלוגריתם:
\(\log_2(2^x) = \log_2 5\)
\(x = \log_2 5\)
או בנוסחת המעבר:
\(x = \frac{\ln 5}{\ln 2} \approx 2.322\)
✏️ דוגמה: פתור \(3^{2x+1} = 7\)
פתרון:
ניקח לוגריתם משני האגפים:
\(\ln(3^{2x+1}) = \ln 7\)
\((2x+1) \cdot \ln 3 = \ln 7\)
\(2x + 1 = \frac{\ln 7}{\ln 3}\)
\(2x = \frac{\ln 7}{\ln 3} - 1\)
\(x = \frac{1}{2}\left(\frac{\ln 7}{\ln 3} - 1\right) \approx 0.386\)
🔢 חזקות נפוצות לזכור
| חזקות של 2 | חזקות של 3 | חזקות של 5 |
|---|---|---|
| \(2^1 = 2\) | \(3^1 = 3\) | \(5^1 = 5\) |
| \(2^2 = 4\) | \(3^2 = 9\) | \(5^2 = 25\) |
| \(2^3 = 8\) | \(3^3 = 27\) | \(5^3 = 125\) |
| \(2^4 = 16\) | \(3^4 = 81\) | \(5^4 = 625\) |
| \(2^5 = 32\) | \(3^5 = 243\) | |
| \(2^{10} = 1024\) |
💡 טיפים למבחן
1. נסו להביא לאותו בסיס
2. חפשו משוואה ריבועית סמויה
3. זכרו: \(a^x > 0\) תמיד!
4. בדקו תשובה בהצבה
📝 סיכום
אותו בסיס: \(a^m = a^n \Rightarrow m = n\)
בסיסים שונים → הביאו לבסיס משותף
משוואה ריבועית סמויה → הצבה t = aˣ (t > 0)