27В. а) Решите уравнение \({2^{\log _2^2x}} + {x^{{{\log }_2}{x^2}}} = 6\);

б) Найдите все корни принадлежащие промежутку \(\left[ {1;\;2} \right]\).

Ответ

ОТВЕТ:  а) \(\frac{1}{2};\;\;\;2;\)

               б) \(2.\)

Решение

а) \({2^{\log _2^2x}} + {x^{{{\log }_2}{x^2}}} = 6.\)

Запишем ОДЗ:  \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x > 0}\\{{x^2} > 0}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x > 0.\)

Рассмотрим первое слагаемое исходного уравнения:

\({2^{\log _2^2x}} = {\left( {{2^{{{\log }_2}x}}} \right)^{{{\log }_2}x}} = {x^{{{\log }_2}x}}.\)

Тогда уравнение примет вид:

\({x^{{{\log }_2}x}} + {x^{{{\log }_2}{x^2}}} = 6\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{x^{2{{\log }_2}\left| x \right|}} + {x^{{{\log }_2}x}}-6 = 0.\)

Так как  \(x > 0,\)  то  \(\left| x \right| = x.\) Тогда уравнение примет вид:  \({x^{2{{\log }_2}x}} + {x^{{{\log }_2}x}}-6 = 0.\)

Пусть  \({x^{{{\log }_2}x}} = t,\;\;\;\;t > 0.\)  Тогда:

\({t^2} + t-6 = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{t} = -3 < 0,}\\{{t} = 2.\;\;\;\;\;\;\,\,}\end{array}} \right.\)

Вернёмся к прежней переменной:  \({x^{{{\log }_2}x}} = 2.\)

Прологарифмируем обе части последнего уравнения по основанию  2:

\({x^{{{\log }_2}x}} = 2\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{\log _2}{x^{{{\log }_2}x}} = {\log _2}2\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{\log _2}x \cdot {\log _2}x = 1\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\log _2^2x = 1\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_2}x = -1,}\\{{{\log }_2}x = 1\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{1}{2},}\\{x = 2.\;}\end{array}} \right.\)

б) Отберём корни, принадлежащие отрезку  \(\left[ {1;\;2} \right].\)

\(x = \frac{1}{2}\,\, \notin \,\left[ {1;\;2} \right];\)    \(x = 2\,\, \in \,\left[ {1;\;2} \right].\)

Ответ:  а) \(\frac{1}{2};\;\;\;2;\)

             б) \(2.\)