Una ecuación exponencial es aquella ecuación en la que la incógnita aparece en el exponente.
Para resolver una ecuación exponencial vamos a tener en cuenta:
Las propiedades de las potencias
- si
entonces
Resolución de ecuaciones exponenciales
Caso 1:Ambos miembros pueden expresarse en la misma base
Realizar las operaciones necesarias para que en los miembros tengamos la misma base, de modo que podemos igualar los exponentes.
Ejemplos
1º
Reescribimos el lado derecho como y descomponemos el número
![Rendered by QuickLaTeX.com 8^{\frac{x}{3}}=2^{16}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-240a40d88e53532dc185728672b0bcb0_l3.png)
Como , entonces:
![Rendered by QuickLaTeX.com (2^{3})^{\frac{x}{3}}=2^{16}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c30df2323e8a3570ed0158e9e9cc4d03_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{x}=2^{16}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7bca8752a1e09ec2be29e9918653f8c4_l3.png)
Igualamos las potencias
![Rendered by QuickLaTeX.com x=16](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9b1f56e26f44debea2cba1c1d1e6bc4c_l3.png)
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2º
Trasformamos las raíces en potencias de exponente fraccionario e igualamos los exponentes
![Rendered by QuickLaTeX.com 3^{\cfrac{x-3}{2x-1}}=3^{\cfrac{3}{2}}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c3947dbae6362870567b74cd334d2209_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \cfrac{x-3}{2x-1}=\cfrac{3}{2}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-57db2e209cd7262eeed492892950258d_l3.png)
Resolvemos la ecuación resultante:
![Rendered by QuickLaTeX.com x=-\cfrac{3}{4}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-489716f7293710b8fe1db7cc17f7bfe8_l3.png)
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3º
Extraemos factor común
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{x}(2+1+2^{-1})=28](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-441d338ad1cb5a58cf379427e2af86fa_l3.png)
Aplicamos la ley de potencia negativa y resolvemos las operaciones y despejamos
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{x}\left (3+\cfrac{1}{2} \right )=28](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5d35747ee312b228f24e7ca7e73cdd0d_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{x}\left (\cfrac{7}{2} \right )=28](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2ec6f96a33d011d8a9dd779d9a0fbdd7_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{x}=8](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f2342d97e10459cd5c37581cd76bc92d_l3.png)
Reescribimos la ecuación con la misma base e igualamos los exponentes
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{x}=2^{3}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-26c648b945d92ddbad4d857e8a80fd3d_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com x=3](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b93115cdb3e6a302ef290ea400f013d5_l3.png)
Caso 2: La suma de los términos de una progresión geométrica
Si tenemos la suma de los términos de una progresión geométrica, aplicamos la fórmula:
![Rendered by QuickLaTeX.com S_{n}=\cfrac{a_{n}\cdot r-a_{1}}{r-1}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4c75e14b52a8cea5d7370930182ef824_l3.png)
Ejemplo
![Rendered by QuickLaTeX.com 1+2+4+8+...+2^{x}=1023](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-07cab4361d80f649fd9bbd2c43dc816a_l3.png)
Aplicando la fórmula de la suma de los términos de una progresión geométrica:
![Rendered by QuickLaTeX.com 1023=\cfrac{2^{x}\cdot 2-1}{2-1}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-176b1803ee9244d3cfef3ff9c734b300_l3.png)
Despejamos y expresamos ambos miembros con la misma base
![Rendered by QuickLaTeX.com 512=2^{x}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d37c54b465550a6a196df7c81a6d8f61_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{9}=2^{x}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-522de9c03548ff77377359b33369aa94_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com x=9](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cba02396b66007d2b402d8407c198597_l3.png)
Caso 3: Cambio de variable
Cuando tenemos una ecuación más compleja podemos recurrir a un cambio de variable.
Ejemplos
1)
En primer lugar aplicamos las propiedad del producto de potencias para quitar la suma del exponente.
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{2x}\cdot 2-3\cdot 2^{x}+1=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c91f396d0aa109615c14f6c1ee9ce09a_l3.png)
Aplicamos la propiedad de potencia de otra potencia
![Rendered by QuickLaTeX.com (2^{x})^{2}\cdot 2-3\cdot 2^{x}+1=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-27cdd228650ee75af190688c67cbd603_l3.png)
Realizamos el cambio de variable
![Rendered by QuickLaTeX.com 2t^{2}-3t+1=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4391bd6dfda8bd274264ae4e079a7f8e_l3.png)
Factorizando la ecuación y resolviendo
![Rendered by QuickLaTeX.com (2t-1)(t-1)=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6e5f3bfb312672971738423663c778cf_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com t_{1}=\cfrac{1}{2}\; \; \; \; \; t_{2}=1](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-294538e8227d21e621e7766942bf9852_l3.png)
Deshacemos el cambio de variable
![Rendered by QuickLaTeX.com \frac{1}{2}=2^{x}\; \; \; \Rightarrow \; \; \; x_{1}=-1](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a618445eb1b6e389ac2bb8c47789defe_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com 1=2^{x}\; \; \; \Rightarrow \; \; \; x_{2}=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-498c03fcaa471a21b2cfb7b09decedc0_l3.png)
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2 )
Aplicamos las propiedades de las potencias del producto o el cociente, para quitar las sumas o restas de los exponentes
![Rendered by QuickLaTeX.com 2-\cfrac{1}{3^{x}}+3^{x}\cdot 3=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0546065e1dc8332068f7c69ce2adbdcc_l3.png)
Hacemos el cambio de variable
![Rendered by QuickLaTeX.com 2-\cfrac{1}{t}+3t=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b69ea72ec410496da6d43bb562821624_l3.png)
Multiplicamos ambos miembros por
![Rendered by QuickLaTeX.com 2t-1+3t^{2}=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cb93808421a90ddeabc9a51e6d19425a_l3.png)
Factorizamos y resolvemos la ecuación
![Rendered by QuickLaTeX.com (3t-1)(t+1)=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a1aa90bf016be2735c87e81665dc4cf4_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com t_{1}=\cfrac{1}{3}\; \; \; \; \; t_{2}=-1](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5ce91abcaa4dff28c0689cd59b5ab7ba_l3.png)
Deshacemos el cambio de variable
![Rendered by QuickLaTeX.com \cfrac{1}{3}=3^{x}\; \; \; \Rightarrow \; \; \; x=-1](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-59dbe7ba01830f05bcfe91a9451e4a56_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com -1=3^{x}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ffdaed5f84806350d5c2342da3c84fa1_l3.png)
De la segunda ecuación no se obtiene solución
3)
Descomponemos en factores y
![Rendered by QuickLaTeX.com (2^{2})^{3x}=2^{3x}+3](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-735768e4e0abcdd5969ea9adc9dfc91f_l3.png)
Realizamos el cambio de variable
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{3x}=t](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4e27730ab218f892ffcb8efd35073f08_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com t^{2}-t-3=0](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a23beb1bbb6e1f0cee1733ae3ed1b3f4_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com t=\cfrac{1\pm \sqrt{13}}{2}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-98beddc62ba457263586503d006f0a45_l3.png)
Deshacemos el cambio de variable solo con la solución positiva.
![Rendered by QuickLaTeX.com 2^{3x}=\cfrac{1+\sqrt{13}}{2}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9340b8355d5331640da9c8e16d72a674_l3.png)
Como no podemos igualar exponentes tomamos logaritmos en los dos miembros y en el primer miembro aplicamos la propiedad:
![Rendered by QuickLaTeX.com \log _{a}(x^{n})=n\log _{a}x](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f708f4996b92c64337b6f99647a87d7d_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \log 2^{3x}=\log \cfrac{1+\sqrt{13}}{2}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6daa9668c7967c04a68b1b796740bad4_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com 3x\log 2=\log \cfrac{1+\sqrt{13}}{2}](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-74ae3e38b2a4e60e1e8762928dc6358d_l3.png)
Despejamos la
![Rendered by QuickLaTeX.com x=\cfrac{\log \cfrac{1+\sqrt{13}}{2}}{3\log 2}=0,441](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-570266858f7c6e72957c3007b17365b5_l3.png)
Para la otra solución de signo negativo no tendríamos solución porque al aplicar logaritmos en el segundo miembro nos encontraríamos con el logaritmo de un número negativo, que no existe.
Caso 4: No se pueden expresar ambos miembros con la misma base
Para despejar una incógnita que está en el exponente de una potencia, se toman logaritmos cuya base es la base de la potencia.
![Rendered by QuickLaTeX.com a^{x}=b](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e0c5ac88407b1a5c7b4a7c37cca539cb_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \log_{a}a^{x}=\log_{a}b\; \; \; \; \; x\log_{a}a=\log_{a}b\; \; \; \; \; x=\log_{a}b](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-01e39c9b26cf6c68ed361d9ee3ae93d8_l3.png)
Ejemplo
- )
Tomamos logaritmos en los dos miembros
![Rendered by QuickLaTeX.com \log 10^{x+2}=\log 5](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5df494eccdf9de31229ade69e0d9723d_l3.png)
Aplicamos la propiedad del logaritmo de una potencia
![Rendered by QuickLaTeX.com (x+2)\log 10=\log 5](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-69ea39ffd94c515c638b63fad11957ef_l3.png)
Como
![Rendered by QuickLaTeX.com x+2=\log 5](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-812b63ba4c4a3c42e5dec93e781cb715_l3.png)
Despejamos
![Rendered by QuickLaTeX.com x=\log5 -2 = -1,3010](https://www.superprof.es/apuntes/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1c810293b23af8c00b5027f5df7c24dc_l3.png)