4.1. Анализ преобразований
Преобразования логарифмов осуществляются посредством приведенных ниже основных свойств.
1. Если
2. Если х >0, у >0, то
3. Если х >0, у >0, то
4. Если
5. Если х >0, то
(в частности, , ).
Проанализируем перечисленные свойства с позиции влияния на область допустимых значений переменных х и у,если не ограничиваться рассмотрением их положительных значений.
Свойство 1:
Очевидно, что применение первого свойства расширяет область допустимых значений переменной х, если использовать данное тождество «слева направо» и сужает её при использовании свойства «справа налево». Следовательно, при решении уравнений использование свойства 1 может привести либо к потере корней, либо к появлению посторонних. Чтобы не изменить область определения уравнения (сохранить равносильность) в процессе применения свойства 1, целесообразно воспользоваться такой формой его записи:
(слева направо), (справа налево).
Рассмотрим иллюстрирующие примеры.
Пример 1. Решить уравнение
Данное уравнение равносильно системе решая которую получим, х = -2 – решение системы.
Ответ: -2.
Пример 2. Решить уравнение .
Используя свойства степеней, получим .
Применение основного логарифмического тождества приведёт к уравнению с расширенной областью определения. Поэтому исходное уравнение равносильно системе
Решим уравнение системы методом введения вспомогательного угла. Представим его в виде Разделим обе части уравнения на Тогда оно может быть записано в виде
, ,
Выберем среди полученных чисел решения системы, то есть числа, принадлежащие первой четверти. Ответ:
Свойство 2:
В левой части равенства переменные х и у могут принимать значения одного знака, а в правой – только положительные. Следовательно, применение свойства 2 в процессе решения уравнений меняет его область определения, что может привести к нарушению равносильности (потере или приобретению посторонних корней). Поэтому свойство 2 используется в форме или в форме . При этом область допустимых значений х и у расширяется до множества всех действительных чисел, кроме 0. Следовательно, в процессе решения уравнения могут появиться посторонние корни, которые отсеиваются проверкой их принадлежности области определения или подстановкой в данное уравнение. При использовании свойства справа налево следует сохранить область допустимых значений х и у, используя систему