Có bao nhiêu số nguyên \(a(a \ge 2)\) sao cho tồn tại số thực \(x\) thỏa mãn: \({\left( {{a^{\log x}} + 2} \right)^{\log a}} = x - 2?\)
Trả lời bởi giáo viên
Điều kiện \(x > 0\). Đặt \(y = {a^{\log x}} + 2 > 0\) thì \({y^{\log a}} = x - 2 \Leftrightarrow {a^{\log y}} + 2 = x\).
Từ đó ta có hệ \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{y = {a^{\log x}} + 2}\\{x = {a^{\log y}} + 2}\end{array}} \right.\)
Do \(a \ge 2\) nên hàm số \(f(t) = {a^t} + 2\) là đồng biến trên \(\mathbb{R}\).
Giả sử \(x \ge y\) thì \(f(y) \ge f(x)\) sẽ kéo theo \(y \ge x\), tức là phải có \(x = y\).
Tương tự với \(x \le y\).
Ta đưa về xét phương trình \(x = {a^{\log x}} + 2 \Leftrightarrow x = {x^{\log a}} + 2\) với \(x > 0\) hay \(x - {x^{\log a}} = 2\).
Ta phải có \(x > 2\) và \(x > {x^{\log a}} \Leftrightarrow 1 > \log a \Leftrightarrow a < 10\).
Ngược lại, với \(a < 10\) thì xét hàm số liên tục \(g(x) = x - {x^{\log a}} - 2\)\( = {x^{\log a}}\left( {{x^{1 - \log a}} - 1} \right) - 2\) có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } g(x) = + \infty \) và \(g(2) < 0\)
=>\(g(x)\) sẽ có nghiệm trên \((2; + \infty )\).
Do đó, mọi số \(a \in \{ 2,3, \ldots ,9\} \) đều thỏa mãn.
Hướng dẫn giải:
- Điều kiện \(x > 0\). Đặt \(y = {a^{\log x}} + 2 > 0\), thay vào phương trình bài cho.
- Lập hệ và xét hàm số \(f(t) = {a^t} + 2\)
- Tìm điều kiện của a.