Algèbre Exemples

$\frac{2^{x} + 2^{- x}}{2} = 3$

Étape 1

Multipliez les deux côtés par $2$ .

$\frac{2^{x} + 2^{- x}}{2} \cdot 2 = 3 \cdot 2$

Étape 2

Simplifiez

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Étape 2.1

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 2.1.1

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 2.1.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{2^{x} + 2^{- x}}{2} \cdot 2 = 3 \cdot 2$

Étape 2.1.1.2

Réécrivez l’expression.

$2^{x} + 2^{- x} = 3 \cdot 2$

Étape 2.2

Simplifiez le côté droit.

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Étape 2.2.1

Multipliez $3$ par $2$ .

$2^{x} + 2^{- x} = 6$

Étape 3

Résolvez $x$ .

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Étape 3.1

Réécrivez $2^{- x}$ comme une élévation à une puissance.

$2^{x} + {(2^{x})}^{- 1} = 6$

Étape 3.2

Remplacez $2^{x}$ par $u$ .

$u + u^{- 1} = 6$

Étape 3.3

Réécrivez l’expression en utilisant la règle de l’exposant négatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$u + \frac{1}{u} = 6$

Étape 3.4

Résolvez $u$ .

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Étape 3.4.1

Déterminez le plus petit dénominateur commun des termes dans l’équation.

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Étape 3.4.1.1

Déterminer le plus petit dénominateur commun d’une liste d’expressions équivaut à déterminer le plus petit multiple commun des dénominateurs de ces valeurs.

$1, u, 1$

Étape 3.4.1.2

Le plus petit multiple commun de toute expression est l’expression.

$u$

Étape 3.4.2

Multiplier chaque terme dans $u + \frac{1}{u} = 6$ par $u$ afin d’éliminer les fractions.

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Étape 3.4.2.1

Multipliez chaque terme dans $u + \frac{1}{u} = 6$ par $u$ .

$u \cdot u + \frac{1}{u} u = 6 u$

Étape 3.4.2.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 3.4.2.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 3.4.2.2.1.1

Multipliez $u$ par $u$ .

$u^{2} + \frac{1}{u} u = 6 u$

Étape 3.4.2.2.1.2

Annulez le facteur commun de $u$ .

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Étape 3.4.2.2.1.2.1

Annulez le facteur commun.

$u^{2} + \frac{1}{u} u = 6 u$

Étape 3.4.2.2.1.2.2

Réécrivez l’expression.

$u^{2} + 1 = 6 u$

Étape 3.4.3

Résolvez l’équation.

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Étape 3.4.3.1

Soustrayez $6 u$ des deux côtés de l’équation.

$u^{2} + 1 - 6 u = 0$

Étape 3.4.3.2

Utilisez la formule quadratique pour déterminer les solutions.

$\frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 (a c)}}{2 a}$

Étape 3.4.3.3

Remplacez les valeurs $a = 1$ , $b = - 6$ et $c = 1$ dans la formule quadratique et résolvez pour $u$ .

$\frac{6 \pm \sqrt{{(- 6)}^{2} - 4 \cdot (1 \cdot 1)}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4

Simplifiez

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Étape 3.4.3.4.1

Simplifiez le numérateur.

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Étape 3.4.3.4.1.1

Élevez $- 6$ à la puissance $2$ .

$u = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 4 \cdot 1 \cdot 1}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.1.2

Multipliez $- 4 \cdot 1 \cdot 1$ .

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Étape 3.4.3.4.1.2.1

Multipliez $- 4$ par $1$ .

$u = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 4 \cdot 1}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.1.2.2

Multipliez $- 4$ par $1$ .

$u = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 4}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.1.3

Soustrayez $4$ de $36$ .

$u = \frac{6 \pm \sqrt{32}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.1.4

Réécrivez $32$ comme $4^{2} \cdot 2$ .

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Étape 3.4.3.4.1.4.1

Factorisez $16$ à partir de $32$ .

$u = \frac{6 \pm \sqrt{16 (2)}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.1.4.2

Réécrivez $16$ comme $4^{2}$ .

$u = \frac{6 \pm \sqrt{4^{2} \cdot 2}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.1.5

Extrayez les termes de sous le radical.

$u = \frac{6 \pm 4 \sqrt{2}}{2 \cdot 1}$

Étape 3.4.3.4.2

Multipliez $2$ par $1$ .

$u = \frac{6 \pm 4 \sqrt{2}}{2}$

Étape 3.4.3.4.3

Simplifiez $\frac{6 \pm 4 \sqrt{2}}{2}$ .

$u = 3 \pm 2 \sqrt{2}$

Étape 3.4.3.5

La réponse finale est la combinaison des deux solutions.

$u = 3 + 2 \sqrt{2}, 3 - 2 \sqrt{2}$

Étape 3.5

Remplacez $u$ par $3 + 2 \sqrt{2}$ dans $u = 2^{x}$ .

$3 + 2 \sqrt{2} = 2^{x}$

Étape 3.6

Résolvez $3 + 2 \sqrt{2} = 2^{x}$ .

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Étape 3.6.1

Réécrivez l’équation comme $2^{x} = 3 + 2 \sqrt{2}$ .

$2^{x} = 3 + 2 \sqrt{2}$

Étape 3.6.2

Prenez le logarithme naturel des deux côtés de l’équation pour retirer la variable de l’exposant.

$\ln (2^{x}) = \ln (3 + 2 \sqrt{2})$

Étape 3.6.3

Développez $\ln (2^{x})$ en déplaçant $x$ hors du logarithme.

$x \ln (2) = \ln (3 + 2 \sqrt{2})$

Étape 3.6.4

Divisez chaque terme dans $x \ln (2) = \ln (3 + 2 \sqrt{2})$ par $\ln (2)$ et simplifiez.

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Étape 3.6.4.1

Divisez chaque terme dans $x \ln (2) = \ln (3 + 2 \sqrt{2})$ par $\ln (2)$ .

$\frac{x \ln (2)}{\ln (2)} = \frac{\ln (3 + 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 3.6.4.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 3.6.4.2.1

Annulez le facteur commun de $\ln (2)$ .

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Étape 3.6.4.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{x \ln (2)}{\ln (2)} = \frac{\ln (3 + 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 3.6.4.2.1.2

Divisez $x$ par $1$ .

$x = \frac{\ln (3 + 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 3.7

Remplacez $u$ par $3 - 2 \sqrt{2}$ dans $u = 2^{x}$ .

$3 - 2 \sqrt{2} = 2^{x}$

Étape 3.8

Résolvez $3 - 2 \sqrt{2} = 2^{x}$ .

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Étape 3.8.1

Réécrivez l’équation comme $2^{x} = 3 - 2 \sqrt{2}$ .

$2^{x} = 3 - 2 \sqrt{2}$

Étape 3.8.2

Prenez le logarithme naturel des deux côtés de l’équation pour retirer la variable de l’exposant.

$\ln (2^{x}) = \ln (3 - 2 \sqrt{2})$

Étape 3.8.3

Développez $\ln (2^{x})$ en déplaçant $x$ hors du logarithme.

$x \ln (2) = \ln (3 - 2 \sqrt{2})$

Étape 3.8.4

Divisez chaque terme dans $x \ln (2) = \ln (3 - 2 \sqrt{2})$ par $\ln (2)$ et simplifiez.

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Étape 3.8.4.1

Divisez chaque terme dans $x \ln (2) = \ln (3 - 2 \sqrt{2})$ par $\ln (2)$ .

$\frac{x \ln (2)}{\ln (2)} = \frac{\ln (3 - 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 3.8.4.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 3.8.4.2.1

Annulez le facteur commun de $\ln (2)$ .

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Étape 3.8.4.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{x \ln (2)}{\ln (2)} = \frac{\ln (3 - 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 3.8.4.2.1.2

Divisez $x$ par $1$ .

$x = \frac{\ln (3 - 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 3.9

Indiquez les solutions qui rendent l’équation vraie.

$x = \frac{\ln (3 + 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}, \frac{\ln (3 - 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Étape 4

Le résultat peut être affiché en différentes formes.

Forme exacte :

$x = \frac{\ln (3 + 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}, \frac{\ln (3 - 2 \sqrt{2})}{\ln (2)}$

Forme décimale :

$x = 2.54310660 \dots, - 2.54310660 \dots$