代数例

$4^{x} + 2^{x + 1} = 8$

ステップ 1

方程式の両辺から $8$ を引きます。

$4^{x} + 2^{x + 1} - 8 = 0$

ステップ 2

方程式の左辺を因数分解します。

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ステップ 2.1

$2^{x + 1}$ を $2^{x} \cdot 2^{1}$ に書き換えます。

$4^{x} + 2^{x} \cdot 2 - 8 = 0$

ステップ 2.2

$4^{x}$ を ${(2^{2})}^{x}$ に書き換えます。

${(2^{2})}^{x} + 2^{x} \cdot 2 - 8 = 0$

ステップ 2.3

${(2^{2})}^{x}$ を ${(2^{x})}^{2}$ に書き換えます。

${(2^{x})}^{2} + 2^{x} \cdot 2 - 8 = 0$

ステップ 2.4

$u = 2^{x}$ とします。 $u$ を $2^{x}$ に代入します。

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ステップ 2.4.1

指数を求めます。

$u^{2} + u \cdot 2 - 8 = 0$

ステップ 2.4.2

$2$ を $u$ の左に移動させます。

$u^{2} + 2 u - 8 = 0$

$u^{2} + 2 u - 8 = 0$

ステップ 2.5

たすき掛けを利用して $u^{2} + 2 u - 8$ を因数分解します。

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ステップ 2.5.1

$x^{2} + b x + c$ の形式を考えます。積が $c$ で和が $b$ である整数の組を求めます。このとき、その積が $- 8$ で、その和が $2$ です。

$- 2, 4$

ステップ 2.5.2

この整数を利用して因数分解の形を書きます。

$(u - 2) (u + 4) = 0$

$(u - 2) (u + 4) = 0$

ステップ 2.6

$u$ のすべての発生を $2^{x}$ で置き換えます。

$(2^{x} - 2) (2^{x} + 4) = 0$

$(2^{x} - 2) (2^{x} + 4) = 0$

ステップ 3

方程式の左辺の個々の因数が $0$ と等しいならば、式全体は $0$ と等しくなります。

$2^{x} - 2 = 0$

$2^{x} + 4 = 0$

ステップ 4

$2^{x} - 2$ を $0$ に等しくし、 $x$ を解きます。

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ステップ 4.1

$2^{x} - 2$ が $0$ に等しいとします。

$2^{x} - 2 = 0$

ステップ 4.2

$x$ について $2^{x} - 2 = 0$ を解きます。

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ステップ 4.2.1

方程式の両辺に $2$ を足します。

$2^{x} = 2$

ステップ 4.2.2

すべての方程式に等しい基数を持つ同等の式を作成します。

$2^{x} = 2^{1}$

ステップ 4.2.3

底が同じなので、2つの式は指数も等しい場合に限り等しいです。

$x = 1$

$x = 1$

$x = 1$

ステップ 5

$2^{x} + 4$ を $0$ に等しくし、 $x$ を解きます。

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ステップ 5.1

$2^{x} + 4$ が $0$ に等しいとします。

$2^{x} + 4 = 0$

ステップ 5.2

$x$ について $2^{x} + 4 = 0$ を解きます。

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ステップ 5.2.1

方程式の両辺から $4$ を引きます。

$2^{x} = - 4$

ステップ 5.2.2

方程式の両辺の自然対数をとり、指数から変数を削除します。

$\ln (2^{x}) = \ln (- 4)$

ステップ 5.2.3

$\ln (- 4)$ が未定義なので、方程式は解くことができません。

未定義

ステップ 5.2.4

$2^{x} = - 4$ の解はありません

解がありません

解がありません

解がありません

ステップ 6

最終解は $(2^{x} - 2) (2^{x} + 4) = 0$ を真にするすべての値です。

$x = 1$

$[\begin{array}{c} x^{2} & \frac{1}{2} \\ \sqrt{π} & \int x d x \end{array}]$