Sr Examen

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3^(2*x)-3^x-18=0 la ecuación

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Solución numérica:

Buscar la solución numérica en el intervalo [, ]

Solución

Ha introducido [src]
 2*x    x         
3    - 3  - 18 = 0
$$\left(3^{2 x} - 3^{x}\right) - 18 = 0$$
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\left(3^{2 x} - 3^{x}\right) - 18 = 0$$
o
$$\left(3^{2 x} - 3^{x}\right) - 18 = 0$$
Sustituimos
$$v = 3^{x}$$
obtendremos
$$v^{2} - v - 18 = 0$$
o
$$v^{2} - v - 18 = 0$$
Es la ecuación de la forma
a*v^2 + b*v + c = 0

La ecuación cuadrática puede ser resuelta
con la ayuda del discriminante.
Las raíces de la ecuación cuadrática:
$$v_{1} = \frac{\sqrt{D} - b}{2 a}$$
$$v_{2} = \frac{- \sqrt{D} - b}{2 a}$$
donde D = b^2 - 4*a*c es el discriminante.
Como
$$a = 1$$
$$b = -1$$
$$c = -18$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c = 

(-1)^2 - 4 * (1) * (-18) = 73

Como D > 0 la ecuación tiene dos raíces.
v1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a)

v2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a)

o
$$v_{1} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2}$$
$$v_{2} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{73}}{2}$$
hacemos cambio inverso
$$3^{x} = v$$
o
$$x = \frac{\log{\left(v \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$
Entonces la respuesta definitiva es
$$x_{1} = \frac{\log{\left(\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} = \frac{- \log{\left(2 \right)} + \log{\left(1 + \sqrt{73} \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$
$$x_{2} = \frac{\log{\left(\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{73}}{2} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} = \frac{\log{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)} + i \pi}{\log{\left(3 \right)}}$$
Gráfica
Respuesta rápida [src]
                  /      ____\
     -log(2) + log\1 + \/ 73 /
x1 = -------------------------
               log(3)         
$$x_{1} = \frac{- \log{\left(2 \right)} + \log{\left(1 + \sqrt{73} \right)}}{\log{\left(3 \right)}}$$
        /        ____\         
        |  1   \/ 73 |         
     log|- - + ------|         
        \  2     2   /    pi*I 
x2 = ----------------- + ------
           log(3)        log(3)
$$x_{2} = \frac{\log{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} + \frac{i \pi}{\log{\left(3 \right)}}$$
x2 = log(-1/2 + sqrt(73)/2)/log(3) + i*pi/log(3)
Suma y producto de raíces [src]
suma
                               /        ____\         
                               |  1   \/ 73 |         
             /      ____\   log|- - + ------|         
-log(2) + log\1 + \/ 73 /      \  2     2   /    pi*I 
------------------------- + ----------------- + ------
          log(3)                  log(3)        log(3)
$$\frac{- \log{\left(2 \right)} + \log{\left(1 + \sqrt{73} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} + \left(\frac{\log{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} + \frac{i \pi}{\log{\left(3 \right)}}\right)$$
=
                               /        ____\         
                               |  1   \/ 73 |         
             /      ____\   log|- - + ------|         
-log(2) + log\1 + \/ 73 /      \  2     2   /    pi*I 
------------------------- + ----------------- + ------
          log(3)                  log(3)        log(3)
$$\frac{\log{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} + \frac{- \log{\left(2 \right)} + \log{\left(1 + \sqrt{73} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} + \frac{i \pi}{\log{\left(3 \right)}}$$
producto
                          /   /        ____\         \
                          |   |  1   \/ 73 |         |
             /      ____\ |log|- - + ------|         |
-log(2) + log\1 + \/ 73 / |   \  2     2   /    pi*I |
-------------------------*|----------------- + ------|
          log(3)          \      log(3)        log(3)/
$$\frac{- \log{\left(2 \right)} + \log{\left(1 + \sqrt{73} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} \left(\frac{\log{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)}}{\log{\left(3 \right)}} + \frac{i \pi}{\log{\left(3 \right)}}\right)$$
=
                               /               1   \
                               |            -------|
                               |               2   |
 /          /        ____\\    |            log (3)|
 |          |  1   \/ 73 ||    |/    2     \       |
-|pi*I + log|- - + ------||*log||----------|       |
 \          \  2     2   //    ||      ____|       |
                               \\1 + \/ 73 /       /
$$- \left(\log{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{73}}{2} \right)} + i \pi\right) \log{\left(\left(\frac{2}{1 + \sqrt{73}}\right)^{\frac{1}{\log{\left(3 \right)}^{2}}} \right)}$$
-(pi*i + log(-1/2 + sqrt(73)/2))*log((2/(1 + sqrt(73)))^(log(3)^(-2)))
Respuesta numérica [src]
x1 = 1.42249082117641
x2 = 1.20843893239505 + 2.85960086738013*i
x2 = 1.20843893239505 + 2.85960086738013*i