Ecuaciones Exponenciales

Al estudiar las propiedades de las potencias, resulta de particular interés el caso en que fijamos la base y variamos el exponente, a las expresiones que definen este tipo de situaciones las llamamos expresiones exponenciales. Formalmente, si consideramos un valor desconocido x y una base a, entonces

a^{x}

Será una expresión exponencial de base a. De forma particular, si consideramos a=2 tendríamos una expresión exponencial de base dos expresada de la siguiente forma

2^{x}

Las expresiones exponenciales cumplirán con las mismas propiedades que se han definido para las potencias, pero el caso interesante resulta cuando establecemos igualdades que involucran expresiones exponenciales, pues si consideramos la siguiente ecuación

a^x = b

Diremos que esta es una ecuación exponencial y debemos desarrollar un método que nos permita calcular la solución de este tipo de ecuaciones. Particularmente, si consideramos la ecuación

2^x = 8

La solución salta a la vista, pues sabiendo que dos elevado al cubo es igual a ocho, entonces concluimos que el valor de x que satisface la igualdad es x=3. Sin embargo, la solución no siempre será tan clara, así que debemos recurrir a las propiedades de las potencias para poder encontrar la solución.

Veamos como aplicar las propiedades de las potencias para calcular la solución de algunas ecuaciones exponenciales.

Anuncios

Ejemplos

Ejemplo 1

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

3^x = 81

Si bien, la solución de esta ecuación se puede deducir de forma inmediata, una de las técnicas para calcular este tipo de ecuaciones es descomponer los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo 27, tenemos que

3^x = 3^4

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

x = 4

Ejemplo 2

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

5^{x+1} = 125

Descomponemos los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo 125, tenemos que

5^{x+1} = 5^3

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

x+1 = 3 \Rightarrow x = 3 -1 \Rightarrow x = 2

Anuncios

Ejemplo 3

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

4 \cdot 2^x = 128

Descomponemos los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo 128, tenemos que

2^2 \cdot 2^x = 2^7

Al multiplicar factores que tienen la misma base, sumamos los exponentes

2^{2+x} = 2^7

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

2+x = 7 \Rightarrow x = 7 - 2 \Rightarrow x = 5

Ejemplo 4

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

49^x \cdot 7^5 = 343

Descomponemos los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo 128, tenemos que

\left(7^2 \right)^x \cdot 7^5 = 7^3

Si tenemos una expresión elevada a un exponente, y a su vez, esta está elevada a otro exponente, multiplicamos los exponentes

7^{2x} \cdot 7^5 = 7^3

Al multiplicar factores que tienen la misma base, sumamos los exponentes

7^{2x+5} = 7^3

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

2x+5 = 3 \Rightarrow 2x = 3 - 5 \Rightarrow 2x = -2 \Rightarrow x = -\frac{2}{2} \Rightarrow x = -1

Anuncios

Ejemplo 5

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

49^x \cdot 7^5 = 343

Descomponemos los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo 128, tenemos que

\left(7^2 \right)^x \cdot 7^5 = 7^3

Si tenemos una expresión elevada a un exponente, y a su vez, esta está elevada a otro exponente, multiplicamos los exponentes

7^{2x} \cdot 7^5 = 7^3

Al multiplicar factores que tienen la misma base, sumamos los exponentes

7^{2x+5} = 7^3

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

2x+5 = 3 \Rightarrow 2x = 3 - 5 \Rightarrow 2x = -2 \Rightarrow x = -\frac{2}{2} \Rightarrow x = -1

Ejemplo 6

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

81^x \cdot 9^4 = 27^x \cdot 3^2

Descomponemos los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo 128, tenemos que

\left( 3^4 \right)^x \cdot \left( 3^2 \right)^4 = \left( 3^3 \right)^x \cdot 3^2

Si tenemos una expresión elevada a un exponente, y a su vez, esta está elevada a otro exponente, multiplicamos los exponentes

3^{4x} \cdot 3^{8} = 3^{3x} \cdot 3^2

Al multiplicar factores que tienen la misma base, sumamos los exponentes

3^{4x+8} = 3^{3x+2}

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

4x+8 = 3x+2 \Rightarrow 4x - 3x = 2 - 8 \Rightarrow x = -6

Anuncios

Ejemplo 7

Calcule la solución de la siguiente ecuación exponencial:

8^x \cdot \frac{1}{16} = \frac{1}{32^x} \cdot 4^5

Descomponemos los números involucrados como productos de factores primos. Entonces, descomponiendo $128$, tenemos que

\left( 2^3 \right)^x \cdot \frac{1}{2^4} = \frac{1}{\left( 2^5 \right)^x} \cdot \left( 2^2 \right)^5

Si tenemos una expresión elevada a un exponente, y a su vez, esta está elevada a otro exponente, multiplicamos los exponentes. Además, aquellos elementos que están el denominador los podemos reescribir como numeradores cambiando el signo del exponente

2^{3x} \cdot 2^{-4} = 2^{-5x} \cdot 2^{10}

Al multiplicar factores que tienen la misma base, sumamos los exponentes

2^{3x-4} = 2^{-5x+10}

De esta forma concluimos que si las bases son iguales, entonces, necesariamente los exponentes son iguales. Por lo tanto, tenemos que

3x-4 = -5x+10 \Rightarrow 3x + 5x = 10 + 4 \Rightarrow 8x = 14 \Rightarrow x = \frac{7}{4}


¿Tiendes dudas? ¿Requieres más ejemplos? No dudes en escribir.

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios .