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)