Приведённое студентом решение уравнения ln(x) = 1/(x-1) содержит шаг, где обе части умножают на (x-1) и получают полиномиальное уравнение. Проанализируйте допустимость такого шага и укажите возможные потерянные или появившиеся корни
Ключевое: уравнение задано при области определения логарифма и дроби. Домен исходного уравнения lnx=1x−1 \ln x=\dfrac{1}{x-1} lnx=x−11
— это x>0x>0x>0 и x≠1x\neq1x=1 (то есть x∈(0,1)∪(1,∞)x\in(0,1)\cup(1,\infty)x∈(0,1)∪(1,∞)). Анализ шага «умножить на x−1x-1x−1»: - При любом xxx из допустимой области x−1≠0x-1\neq0x−1=0, поэтому умножение на x−1x-1x−1 даёт эквивалентное уравнение (x−1)lnx=1(x-1)\ln x=1(x−1)lnx=1. Этот шаг обратим (деление на x−1x-1x−1 возвращает исходное уравнение), следовательно сам по себе он не теряет и не порождает решений, если сохраняется требование x≠1x\neq1x=1. - Если же студент не учитывает область определения и затем, например, подставляет или сохраняет x=1x=1x=1 как решение (или сокращает множитель, содержащий потенциально нулевой множитель без проверки), то может появиться «корень» x=1x=1x=1, который в исходном уравнении недопустим (экстранеous). Аналогично, если после преобразований получили корни вне x>0x>0x>0 (например x≤0x\le0x≤0), они тоже являются посторонними и должны быть отброшены. Вывод: сам по себе шаг «умножить обе части на x−1x-1x−1» допустим и не приводит к потерям/появлениям корней при явном соблюдении домена x>0, x≠1x>0,\ x\neq1x>0,x=1. Все найденные корни нужно проверить в исходном уравнении, чтобы отсеять недопустимые (в первую очередь x=1x=1x=1 и значения ≤0\le0≤0).
lnx=1x−1 \ln x=\dfrac{1}{x-1} lnx=x−11 — это x>0x>0x>0 и x≠1x\neq1x=1 (то есть x∈(0,1)∪(1,∞)x\in(0,1)\cup(1,\infty)x∈(0,1)∪(1,∞)).
Анализ шага «умножить на x−1x-1x−1»:
- При любом xxx из допустимой области x−1≠0x-1\neq0x−1=0, поэтому умножение на x−1x-1x−1 даёт эквивалентное уравнение
(x−1)lnx=1(x-1)\ln x=1(x−1)lnx=1.
Этот шаг обратим (деление на x−1x-1x−1 возвращает исходное уравнение), следовательно сам по себе он не теряет и не порождает решений, если сохраняется требование x≠1x\neq1x=1.
- Если же студент не учитывает область определения и затем, например, подставляет или сохраняет x=1x=1x=1 как решение (или сокращает множитель, содержащий потенциально нулевой множитель без проверки), то может появиться «корень» x=1x=1x=1, который в исходном уравнении недопустим (экстранеous). Аналогично, если после преобразований получили корни вне x>0x>0x>0 (например x≤0x\le0x≤0), они тоже являются посторонними и должны быть отброшены.
Вывод: сам по себе шаг «умножить обе части на x−1x-1x−1» допустим и не приводит к потерям/появлениям корней при явном соблюдении домена x>0, x≠1x>0,\ x\neq1x>0, x=1. Все найденные корни нужно проверить в исходном уравнении, чтобы отсеять недопустимые (в первую очередь x=1x=1x=1 и значения ≤0\le0≤0).