로그 및 지수 문제와 풀이

로그 및 지수 함수는 대수학의 기본입니다. 이들은 역함수 관계이기 때문에, 형태를 변환하여 복잡한 방정식을 풀 수 있습니다. 이 가이드는 11학년 수학 학생들을 위한 종합적인 복습 규칙과 풀이가 포함된 연습 문제를 제공합니다.

기본 복습

1. 역함수 관계

로그 식과 지수 식은 동치입니다:

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

(단, \( b > 0 \), \( b \neq 1 \), \( x > 0 \))

2. 일대일 성질

1. 식 변환하기

예제 1: 로그를 지수로 변환하기

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

풀이 보기

\( \log_b(x) = y \iff x = b^y \)를 사용합니다:

a) \( \mathbf{a = x^c} \)

b) \( \mathbf{2x + 1 = b^3} \)

예제 2: 지수를 로그로 변환하기

a) \( 3^x = m \)
b) \( x^2 = a \)

풀이 보기

\( x = b^y \iff y = \log_b(x) \)를 사용합니다:

a) \( \mathbf{x = \log_3(m)} \)

b) \( \mathbf{2 = \log_x(a)} \)

2. 계산기 없이 로그 계산하기

다음의 값을 구하세요: a) \( \log_2(16) \) | b) \( \log_3(27) \) | c) \( \log_{25}(5) \)

풀이 보기

a) \( y = \log_2(16) \)이라 하면 \( \implies 2^y = 16 \)입니다. \( 16 = 2^4 \)이므로, \( y = \mathbf{4} \)입니다.

b) \( y = \log_3(27) \)이라 하면 \( \implies 3^y = 27 \)입니다. \( 27 = 3^3 \)이므로, \( y = \mathbf{3} \)입니다.

c) \( y = \log_{25}(5) \)라 하면 \( \implies 25^y = 5 \)입니다. \( 5 = \sqrt{25} = 25^{1/2} \)이므로, \( y = \mathbf{1/2} \)입니다.

3. 로그 방정식 풀기

\( x \)를 구하세요: \( \log_2(3x + 1) = 4 \)

풀이 보기

지수 형태로 변환합니다:

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

\( x \)를 구하세요: \( \log_4 \frac{x+1}{2x-1} = 0 \)

풀이 보기

지수 형태로 변환합니다:

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

4. 지수 방정식 풀기

\( x \)를 구하세요: \( 4^{2x+1} = 16 \)

풀이 보기

양변의 밑을 4로 하여 씁니다:

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

지수를 같게 놓습니다:

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

심화: 이차 방정식 형태

푸시오: \( 2^{2x} - 6(2^x) = -8 \)

풀이 보기

\( 2^{2x} = (2^x)^2 \)임에 주의하세요. \( u = 2^x \)로 치환합니다:

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

이차식을 인수분해합니다:

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

\( x \)로 다시 대입합니다:

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

연습 계속하기

더 많은 12학년 로그 문제를 살펴보거나 고등학교 수학 허브를 방문하세요.