りんご220229 views
世界の国567435 views
高校倫理1444503 views
高校物理162509 views
高校国語790013 views
高校生物553211 views
英語617403 views
雑学1474218 views
中学社会670081 views
小学算数1203731 views
Help
Tools

English

対数方程式の解き方と真数条件、解が 1 つ消える仕組み

を解くと、途中で と の 2 つが候補になります。答えは だけ。

を最初の式に入れると が現れます。真数が負なので、そもそも式が書けません。

余計な解は不注意で生まれるのではなく、変形の途中で入り込みます。どこで入るかを先に見ておきます。

対数をはずす 2 つの道

対数の方程式を解く手順は 2 通りです。どちらを選ぶかは、両辺の形で決まります。

両辺が同じ底の対数

の形。真数どうしを等しくおいて とする

片方が数だけ

の形。定義に戻して とする

前者の例が で、 から 。

後者なら で [2]。 のような形は、まず まで整理してから外します。

対数が 1 つだけ残る形に整理してから外す。これが共通の流れです[1]。

真数条件は解く前に書く

では、最初の式の時点で と が必要です。

2 つを合わせて 。この範囲の外にある値は、どんな計算をしても答えになりません[3]。

先に書いておくと、あとから捨てる作業が「確かめ」ではなく「照らし合わせ」になります。

積の法則で とまとめ、 から 、。

と のうち、 を満たすのは です。

余計な解はどこで生まれるか

と は、いつでも同じ式ではありません。

左が書けるのは かつ 、つまり のとき。右が書けるのは のときです。

は または 。まとめた瞬間に、 の側が増えています。

法則が成り立つ条件を落として使うと、式が書ける範囲が広がる。 は、その増えた側にある値です。

実際 では となり、まとめたあとの式は成り立ちます。もとの式だけが成り立たない。

上の帯にない値は捨てます。理由まで見ておくと、捨てる場面を見落としません。

例:両方とも残る場合

を解きます。真数条件は かつ で、。

まとめて 。展開すると となり、 です。

から 、。どちらも の中にあります[1]。

答えは 2 つとも。捨てる解が必ず出るわけではありません。範囲と照らして残ったものを、そのまま並べます。

例:底がそろっていないとき

を解きます。底が と で混ざっています。

底の変換公式で [4]。

から 。真数条件は だけなので、そのまま答えになります。

そろえる先は小さいほうの底が扱いやすい。 にそろえると の係数に分数が残ります。

例:置きかえて二次方程式にする

は、 のかたまりが 2 回出てきます。

と置くと 、 から 、。

には範囲の制限がありません。 は実数全体を動くので、どちらの も使えます。

から 、 から 。真数条件 も満たします。

指数の置きかえでは が付きました。対数の置きかえでは付きません。値域が違うためです。

例:底のほうに文字がある

を解きます。文字が真数ではなく底に入っている形です。

定義に戻すと となり、 または 。ここで底の条件が効きます。

対数の底は正でなければならず、 でもいけません[3]。 かつ から、答えは 。

底に文字があるときは、真数条件だけでなく底の条件も書き出します。落とす条件が 1 つ増える形です。

なら から 。 は底の条件で外れます。

例:文字が両側にある

を解きます。底が と なので、まず にそろえる。

なので、両辺を 2 倍して 。

左を にまとめると 、展開して から 、。

真数条件は かつ で 。残るのは です。

ここでも の変形が範囲を広げています。 でも右辺は書けるためです。

の解はどれですか。

  • と
__RESULT__

真数条件は です。まとめて から 、 となり 、。範囲に残るのは だけです。

の解はどれですか。

  • と
__RESULT__

定義から となり 、 が出ます。底は正で 以外という条件があるので、 は外れます。

条件を先に書き、法則でまとめ、最後に照らす。この順番なら、余計な解を持ち帰る場面がなくなります。

出典

Logarithmic Equations and Inequalities/06%3A_Exponential_and_Logarithmic_Functions/6.04%3A_Logarithmic_Equations_and_Inequalities). Stitz C, Zeager J. Precalculus, Mathematics LibreTexts.
Exponential and Logarithmic Equations. College Algebra 2e, OpenStax.
Logarithmic function. Encyclopedia of Mathematics.
Rechnen mit Logarithmus. Serlo Education.
$\log_{2} x + \log_{2}(x-2) = 3$ を解くと $x = 4$ と $x = -2$ が出て、残るのは $x = 4$ だけ。$x = -2$ は不注意から出た値ではありません。$\log M + \log N = \log(MN)$ とまとめた瞬間、式が書ける範囲が $x > 2$ から $x < 0$ の側へ広がり、増えた枝に落ちた値がこれです。真数条件を最後の確認ではなく最初の一行として書く手順、底が $2$ と $4$ で混ざるときの変換、置きかえた $t$ に範囲が付かない理由、底のほうに文字がある場合に増える条件まで。