Задача на логические ошибки: ученик решает уравнение ln(x) = -1 и пишет x = -1 — укажите и объясните ошибку, опишите корректный ход решения и возможные источники аналогичных ошибок
Ошибка: ученик приравнял аргумент логарифма к значению логарифма, т.е. из ln(x)=−1\ln(x)=-1ln(x)=−1 написал x=−1x=-1x=−1. Это неверно: логарифм — функция, а не тождественный оператор, нельзя просто «снять» ln\lnln без обращения к обратной функции. Корректное решение: - применяем обратную функцию e(⋅)e^{(\cdot)}e(⋅): из ln(x)=−1\ln(x)=-1ln(x)=−1 получаем x=e−1=1e\;x=e^{-1}=\tfrac{1}{e}x=e−1=e1. - учтём область определения: ln(x)\ln(x)ln(x) определён только при x>0x>0x>0, и 1e>0\tfrac{1}{e}>0e1>0, значит решение допустимо. Возможные источники аналогичных ошибок: - путаница с обратными функциями: считать, что если f(x)=yf(x)=yf(x)=y, то x=yx=yx=y; - игнорирование области определения (например, допускать отрицательные xxx для ln\lnln); - неверное понимание свойств логарифма (например, что логарифм равен своему аргументу); - путаница между разными основаниями логарифмов или между логарифмом и экспонентой; - формальные ошибки при «снятии» функции без применения её обратной. Краткая проверка: ln (1e)=ln(e−1)=−1\ln\!\big(\tfrac{1}{e}\big)=\ln(e^{-1})=-1ln(e1)=ln(e−1)=−1.
Корректное решение:
- применяем обратную функцию e(⋅)e^{(\cdot)}e(⋅): из ln(x)=−1\ln(x)=-1ln(x)=−1 получаем x=e−1=1e\;x=e^{-1}=\tfrac{1}{e}x=e−1=e1 .
- учтём область определения: ln(x)\ln(x)ln(x) определён только при x>0x>0x>0, и 1e>0\tfrac{1}{e}>0e1 >0, значит решение допустимо.
Возможные источники аналогичных ошибок:
- путаница с обратными функциями: считать, что если f(x)=yf(x)=yf(x)=y, то x=yx=yx=y;
- игнорирование области определения (например, допускать отрицательные xxx для ln\lnln);
- неверное понимание свойств логарифма (например, что логарифм равен своему аргументу);
- путаница между разными основаниями логарифмов или между логарифмом и экспонентой;
- формальные ошибки при «снятии» функции без применения её обратной.
Краткая проверка: ln (1e)=ln(e−1)=−1\ln\!\big(\tfrac{1}{e}\big)=\ln(e^{-1})=-1ln(e1 )=ln(e−1)=−1.