Question
upstudy study bank question image url

6) \( 7^{\lg x}-5^{\lg x+1}=3 \cdot 5^{\lg x-1}-13 \cdot 7^{\lg x-1} \)

Ask by Marshall Evans. in Russia
Feb 19,2025

Upstudy AI Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

x = 100

Solution

Рассмотрим уравнение:   7^(lg x) – 5^(lg x+1) = 3·5^(lg x–1) – 13·7^(lg x–1) где lg означает десятичный логарифм (log₁₀). 1. Преобразуем степени с показателями, содержащими lg x. Заметим, что:   5^(lg x+1) = 5^(lg x)·5¹ = 5·5^(lg x)   5^(lg x–1) = 5^(lg x)·5^(–1) = 5^(lg x)/5   7^(lg x–1) = 7^(lg x)·7^(–1) = 7^(lg x)/7 Обозначим:   A = 7^(lg x) и B = 5^(lg x). Тогда исходное уравнение примет вид:   A – 5B = 3·(B/5) – 13·(A/7). 2. Приведём дроби к общему виду и перенесём все слагаемые с A и B в одну сторону:   A – 5B = (3/5)·B – (13/7)·A  → Переносим слагаемые с A в левую, а с B – в правую:   A + (13/7)A = (3/5)B + 5B. Вынесем A и B за скобки:   A·(1 + 13/7) = B·(3/5 + 5). Найдем суммы:   1 + 13/7 = (7 + 13)/7 = 20/7,   3/5 + 5 = (3 + 25)/5 = 28/5. Таким образом, уравнение становится:   (20/7)·A = (28/5)·B. 3. Решим полученное уравнение относительно A и B:   (20/7)·A = (28/5)·B → умножим обе части на 35 (НОК 7 и 5):   35·(20/7)·A = 35·(28/5)·B →   (35/7 = 5, 35/5 = 7): 20·5·A = 28·7·B →   100A = 196B. Сократим обе части на 2:   50A = 98B → еще сократим:   25A = 49B → отсюда:   A = (49/25)·B. 4. Напомним, что A = 7^(lg x) и B = 5^(lg x). Выразим их через x. Используем свойство: a^(lg x) = x^(lg a), которое действительно справедливо, поскольку:   a^(lg x) = 10^(lg a·lg x) = x^(lg a). Таким образом:   A = x^(lg 7) и B = x^(lg 5). Подставляем в уравнение A = (49/25) B:   x^(lg 7) = (49/25)·x^(lg 5). 5. Разделим обе части на x^(lg 5):   x^(lg 7) / x^(lg 5) = 49/25 → x^(lg 7 – lg 5) = 49/25. Заметим, что lg 7 – lg 5 = lg(7/5), а 49/25 можно записать как (7²)/(5²) = (7/5)². Таким образом:   x^(lg(7/5)) = (7/5)². 6. Решим полученное уравнение. Для этого применим десятичный логарифм (lg) к обеим частям:   lg(x^(lg(7/5))) = lg((7/5)²). Используем свойство логарифмов:   lg(x^(lg(7/5))) = lg(7/5)·lg x,   lg((7/5)²) = 2·lg(7/5). Таким образом, получаем:   lg(7/5)·lg x = 2·lg(7/5). Поскольку lg(7/5) ≠ 0 (так как 7/5 > 1), можем сократить его:   lg x = 2 → x = 10² = 100. Ответ: x = 100.

Answered by UpStudy AI and reviewed by a Professional Tutor

error msg
Explain
Simplify this solution

Extra Insights

First, let's simplify the expression using the property of logarithms and exponents. We can denote \( y = \lg x \), which changes our equation to: \[ 7^y - 5^{y+1} = 3 \cdot 5^{y-1} - 13 \cdot 7^{y-1} \] This transforms the equation further into: \[ 7^y - 5 \cdot 5^y = \frac{3}{5} \cdot 5^y - \frac{13}{7} \cdot 7^y \] Now, let's combine similar terms. \[ 7^y + \frac{13}{7} \cdot 7^y = 5 \cdot 5^y + \frac{3}{5} \cdot 5^y \] Combining the coefficients yields: \[ \left(1 + \frac{13}{7}\right) 7^y = \left(5 + \frac{3}{5}\right) 5^y \] or \[ \frac{20}{7} 7^y = \frac{28}{5} 5^y \] Next, we can eliminate the fractions by multiplying both sides by \( 35 \): \[ 100 \cdot 7^y = 196 \cdot 5^y \] Now, divide both sides by \( 7^y \) to find the ratio: \[ 100 = 196 \left(\frac{5}{7}\right)^y \] Calculating \( \left(\frac{5}{7}\right)^y \) leads to: \[ \left(\frac{5}{7}\right)^y = \frac{100}{196} = \frac{25}{49} \] Taking logarithm base 10 on both sides will allow us to solve for \( y \): \[ y \cdot \lg \left(\frac{5}{7}\right) = \lg \left(\frac{25}{49}\right) \] Use the change of base property of logarithms: \[ y = \frac{\lg \left(\frac{25}{49}\right)}{\lg \left(\frac{5}{7}\right)} \] Solve for \( y \) which corresponds to \( \lg x \): \[ x = 10^{y} \] Thus, the final solution involves evaluating \( x \) from the equation derived, and substituting back through those logs.

Related Questions

Latest Algebra Questions

Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy