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Use the properties of logarithms to expand the following expression as much as possible. Simplify any numerical expressions that can be evaluated. without a calculator. \[ \ln \left(\frac{x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}}{e^{9}}\right) \]

Ask by Brooks Bartlett. in the United States
Mar 21,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The expanded expression is: \[ 8 \ln(x) + \frac{7}{2} \ln(p) + \frac{3}{2} \ln(q) - 9 \]

Solución

To expand the expression \( \ln \left(\frac{x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}}{e^{9}}\right) \) using the properties of logarithms, we can follow these steps: 1. **Use the Quotient Rule**: The logarithm of a quotient can be expressed as the difference of the logarithms: \[ \ln \left(\frac{a}{b}\right) = \ln(a) - \ln(b) \] 2. **Apply the Product Rule**: The logarithm of a product can be expressed as the sum of the logarithms: \[ \ln(ab) = \ln(a) + \ln(b) \] 3. **Simplify the Square Root**: The square root can be expressed as a power: \[ \sqrt{a} = a^{1/2} \] Now, let's apply these properties step by step to the given expression: 1. Start with the original expression: \[ \ln \left(\frac{x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}}{e^{9}}\right) \] 2. Apply the Quotient Rule: \[ \ln(x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}) - \ln(e^{9}) \] 3. Simplify \( \ln(e^{9}) \): \[ \ln(e^{9}) = 9 \] 4. Now, simplify \( \sqrt{p^{7} q^{3}} \): \[ \sqrt{p^{7} q^{3}} = (p^{7} q^{3})^{1/2} = p^{7/2} q^{3/2} \] 5. Apply the Product Rule: \[ \ln(x^{8}) + \ln(p^{7/2}) + \ln(q^{3/2}) \] 6. Now, simplify each logarithm: - \( \ln(x^{8}) = 8 \ln(x) \) - \( \ln(p^{7/2}) = \frac{7}{2} \ln(p) \) - \( \ln(q^{3/2}) = \frac{3}{2} \ln(q) \) Putting it all together, we have: \[ 8 \ln(x) + \frac{7}{2} \ln(p) + \frac{3}{2} \ln(q) - 9 \] Thus, the expanded expression is: \[ 8 \ln(x) + \frac{7}{2} \ln(p) + \frac{3}{2} \ln(q) - 9 \]

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Bonus Knowledge

First, we can apply the logarithmic property for the quotient, which states that \(\ln\left(\frac{a}{b}\right) = \ln(a) - \ln(b)\). Thus, we write: \[ \ln \left(\frac{x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}}{e^{9}}\right) = \ln(x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}) - \ln(e^{9}). \] Next, we can simplify \(\ln(e^{9})\) using the property \(\ln(e^a) = a\): \[ \ln(e^{9}) = 9. \] Now, for the first term \(\ln(x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}})\), we can further apply the product property, \(\ln(ab) = \ln(a) + \ln(b)\): \[ \ln(x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}) = \ln(x^{8}) + \ln(\sqrt{p^{7} q^{3}}). \] For \(\ln(x^{8})\), we can use \(\ln(a^b) = b \ln(a)\): \[ \ln(x^{8}) = 8 \ln(x). \] Now, for the square root term, recall that \(\sqrt{a} = a^{1/2}\): \[ \ln(\sqrt{p^{7} q^{3}}) = \ln((p^{7} q^{3})^{1/2}) = \frac{1}{2} \ln(p^{7} q^{3}). \] Applying the product property again: \[ \ln(p^{7} q^{3}) = \ln(p^{7}) + \ln(q^{3}) = 7 \ln(p) + 3 \ln(q). \] Putting this all together: \[ \ln \left(\frac{x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}}{e^{9}}\right) = \left(8 \ln(x) + \frac{1}{2}(7 \ln(p) + 3 \ln(q))\right) - 9. \] Distributing the \(\frac{1}{2}\): \[ = 8 \ln(x) + \frac{7}{2} \ln(p) + \frac{3}{2} \ln(q) - 9. \] Therefore, the fully expanded expression is: \[ \ln \left(\frac{x^{8} \sqrt{p^{7} q^{3}}}{e^{9}}\right) = 8 \ln(x) + \frac{7}{2} \ln(p) + \frac{3}{2} \ln(q) - 9. \]

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