Question

Difficulty: MediumLogaritma Fonksiyonunun Özellikleri ve Taban Değiştirme
11'den farklı xx ve yy pozitif gerçel sayıları için,
logx(x2y)logy(xy2)=10\log_x(x^2 y) \cdot \log_y(xy^2) = 10
eşitliği verilmektedir.
Buna göre, logxy\log_x y ifadesinin alabileceği farklı değerlerin toplamı kaçtır?
  1. A
    4-4
  2. B
    11
  3. 52\frac{5}{2}Answer
  4. D
    55
  5. E
    77

Answer

52\frac{5}{2}
Verilen denklem logaritmik özellikler yardımıyla düzenlendiğinde (2+logxy)(2+logyx)=10(2 + \log_x y)(2 + \log_y x) = 10 halini alır. Burada logyx=1logxy\log_y x = \frac{1}{\log_x y} yazılarak logxy=t\log_x y = t dönüşümü yapıldığında 2t25t+2=02t^2 - 5t + 2 = 0 ikinci dereceden denklemi elde edilir. Bu denklemin diskriminantı sıfırdan büyük olduğundan iki farklı reel kökü vardır. İkinci dereceden denklemin kökler toplamı formülü (ba-\frac{b}{a}) kullanılarak logxy\log_x y ifadesinin alabileceği değerler toplamı 52\frac{5}{2} olarak bulunur.

Step-by-Step Solution

1
Logaritma çarpım özelliğini kullanarak logx(x2y)\log_x(x^2 y) ve logy(xy2)\log_y(xy^2) ifadelerini açalım.
logx(x2y)=logx(x2)+logxy=2+logxy\log_x(x^2 y) = \log_x(x^2) + \log_x y = 2 + \log_x y ve logy(xy2)=logyx+logy(y2)=logyx+2\log_y(xy^2) = \log_y x + \log_y(y^2) = \log_y x + 2 elde edilir.
Çarpım durumundaki logaritma argümanları toplam olarak yazılabilir: loga(bc)=logab+logac\log_a(b \cdot c) = \log_a b + \log_a c.
2
Taban değiştirme kuralı yardımıyla logyx\log_y x ifadesini logxy\log_x y cinsinden ifade edelim.
logyx=1logxy\log_y x = \frac{1}{\log_x y} olur.
Taban ve argüman yer değiştirdiğinde logaritma değeri çarpmaya göre tersine döner: logab=1logba\log_a b = \frac{1}{\log_b a}.
3
logxy=t\log_x y = t dönüşümü yaparak denklemi tek bir değişken cinsinden yazalım.
(2+t)(2+1t)=10(2 + t) \cdot \left(2 + \frac{1}{t}\right) = 10 denklemi elde edilir.
İfadeyi basitleştirip çözülebilir bir cebirsel denklem formuna getirmek için değişken değiştirme uygulanır.
4
Denklemdeki çarpım işlemini dağıtarak düzenleyelim.
4+2t+2t+1=10    2t+2t+5=10    2t+2t=54 + \frac{2}{t} + 2t + 1 = 10 \implies 2t + \frac{2}{t} + 5 = 10 \implies 2t + \frac{2}{t} = 5 elde edilir.
Parantezleri açarak terimleri gruplandırmak ve sadeleştirmek için cebirsel dağılma özelliği kullanılır.
5
Denklemin her iki tarafını tt ile çarparak ikinci dereceden bir denklem elde edelim.
2t25t+2=02t^2 - 5t + 2 = 0 denklemi elde edilir.
Rasyonel terimi yok etmek ve standart ikinci dereceden denklem formuna (at2+bt+c=0at^2 + bt + c = 0) ulaşmak için payda eşitlenir.
6
Elde edilen denklemin diskriminantını kontrol ederek reel köklerin varlığını doğrulayalım ve kökler toplamını bulalım.
Δ=(5)2422=2516=9>0\Delta = (-5)^2 - 4 \cdot 2 \cdot 2 = 25 - 16 = 9 > 0 olduğundan iki farklı reel kök vardır. Kökler toplamı ba=52=52-\frac{b}{a} = -\frac{-5}{2} = \frac{5}{2} olarak hesaplanır.
İkinci dereceden denklemlerde kökler toplamı formülü ba-\frac{b}{a}'dır.

Key Concept

Logaritma fonksiyonunun çarpım ve taban değiştirme özelliklerini kullanarak verilen denklemleri ikinci dereceden denklemlere dönüştürme ve çözme.
Rate this question