Рассмотрим уравнение:
[ 3^{2x + 1} - 8 \cdot 3^x = 3 ]
Для начала, давайте упростим выражение ( 3^{2x + 1} ). Заметим, что:
[ 3^{2x + 1} = 3^{2x} \cdot 3^1 = 3^{2x} \cdot 3 ]
Таким образом, уравнение принимает вид:
[ 3 \cdot 3^{2x} - 8 \cdot 3^x = 3 ]
Теперь сделаем замену переменной для упрощения уравнения. Пусть:
[ y = 3^x ]
Тогда:
[ 3 \cdot (3^x)^2 - 8 \cdot 3^x = 3 ]
[ 3 \cdot y^2 - 8y = 3 ]
Теперь у нас получилось квадратное уравнение относительно ( y ):
[ 3y^2 - 8y - 3 = 0 ]
Решим это квадратное уравнение. Для этого воспользуемся формулой решения квадратного уравнения ( ay^2 + by + c = 0 ):
[ y = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} ]
В нашем случае ( a = 3 ), ( b = -8 ), и ( c = -3 ). Подставим эти значения в формулу:
[ y = \frac{-(-8) \pm \sqrt{(-8)^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-3)}}{2 \cdot 3} ]
[ y = \frac{8 \pm \sqrt{64 + 36}}{6} ]
[ y = \frac{8 \pm \sqrt{100}}{6} ]
[ y = \frac{8 \pm 10}{6} ]
Получаем два возможных значения для ( y ):
- ( y_1 = \frac{8 + 10}{6} = \frac{18}{6} = 3 )
- ( y_2 = \frac{8 - 10}{6} = \frac{-2}{6} = -\frac{1}{3} )
Поскольку ( y = 3^x ), и значение ( 3^x ) всегда положительно (так как основание 3 положительно и больше 1), отрицательное значение ( y_2 = -\frac{1}{3} ) не подходит.
Остается только одно решение:
[ y = 3 ]
[ 3^x = 3 ]
Отсюда следует, что:
[ x = 1 ]
Таким образом, решение уравнения:
[ x = 1 ]