أسئلة اللوغاريتمات والأسس مع الحلول

تُعد الدوال اللوغاريتمية والأسية أساسية في الجبر. ولأنها دوال معكوسة، يمكننا حل المعادلات المعقدة عن طريق التحويل بين صورها. يقدم هذا الدليل قواعد مراجعة شاملة ومسائل تمرينية محلولة لطلاب رياضيات الصف الحادي عشر.

المراجعة الأساسية

1. العلاقة العكسية

التعبيرات اللوغاريتمية والأسية متطابقة:

\[ \log_b(x) = y \iff x = b^y \]

حيث \( b > 0 \)، \( b \neq 1 \)، و \( x > 0 \).

2. خاصية التقابل (الواحد لواحد)

1. تحويل التعبيرات

المثال 1: تحويل اللوغاريتم إلى صورة أسية

أ) \( \log_x(a) = c \)
ب) \( \log_b(2x + 1) = 3 \)

عرض الحل

باستخدام \( \log_b(x) = y \iff x = b^y \):

أ) \( \mathbf{a = x^c} \)

ب) \( \mathbf{2x + 1 = b^3} \)

المثال 2: تحويل الأس إلى صورة لوغاريتمية

أ) \( 3^x = m \)
ب) \( x^2 = a \)

عرض الحل

باستخدام \( x = b^y \iff y = \log_b(x) \):

أ) \( \mathbf{x = \log_3(m)} \)

ب) \( \mathbf{2 = \log_x(a)} \)

2. تقييم اللوغاريتمات بدون آلة حاسبة

أوجد قيمة: أ) \( \log_2(16) \) | ب) \( \log_3(27) \) | ج) \( \log_{25}(5) \)

عرض الحلول

أ) ليكن \( y = \log_2(16) \implies 2^y = 16 \). بما أن \( 16 = 2^4 \)، إذن \( y = \mathbf{4} \).

ب) ليكن \( y = \log_3(27) \implies 3^y = 27 \). بما أن \( 27 = 3^3 \)، إذن \( y = \mathbf{3} \).

ج) ليكن \( y = \log_{25}(5) \implies 25^y = 5 \). بما أن \( 5 = \sqrt{25} = 25^{1/2} \)، إذن \( y = \mathbf{1/2} \).

3. حل المعادلات اللوغاريتمية

حل المعادلة بالنسبة لـ \( x \): \( \log_2(3x + 1) = 4 \)

عرض الحل

التحويل إلى الصورة الأسية:

\[ 3x + 1 = 2^4 \] \[ 3x + 1 = 16 \] \[ 3x = 15 \implies \mathbf{x = 5} \]

حل المعادلة بالنسبة لـ \( x \): \( \log_4 \frac{x+1}{2x-1} = 0 \)

عرض الحل

التحويل إلى الصورة الأسية:

\[ \frac{x+1}{2x-1} = 4^0 = 1 \] \[ x + 1 = 2x - 1 \] \[ \mathbf{x = 2} \]

4. حل المعادلات الأسية

حل المعادلة بالنسبة لـ \( x \): \( 4^{2x+1} = 16 \)

عرض الحل

كتابة الطرفين بنفس الاساس 4:

\[ 4^{2x+1} = 4^2 \]

مساواة الأسس:

\[ 2x + 1 = 2 \implies 2x = 1 \implies \mathbf{x = 0.5} \]

متقدم: الصيغة التربيعية

حل المعادلة: \( 2^{2x} - 6(2^x) = -8 \)

عرض الحل

لاحظ أن \( 2^{2x} = (2^x)^2 \). نضع \( u = 2^x \):

\[ u^2 - 6u + 8 = 0 \]

تحليل المعادلة التربيعية:

\[ (u - 2)(u - 4) = 0 \implies u = 2, u = 4 \]

التعويض العكسي لإيجاد \( x \):

  • \( 2^x = 2 = 2^1 \implies \mathbf{x = 1} \)
  • \( 2^x = 4 = 2^2 \implies \mathbf{x = 2} \)

مواصلة التمرين

استكشف المزيد من أسئلة اللوغاريتمات للصف الثاني عشر أو قم بزيارة مركز رياضيات المرحلة الثانوية.