Pregunta
upstudy study bank question image url

1) \( \left(\sqrt{3^{x+1}}-\frac{1}{9}\right)\left(4^{x}-7 \cdot 2^{x}+10\right)<0 \)

Ask by Ortega Brewer. in Italy
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

La soluzione dell'inequazione è \( x < -5 \) o \( 1 < x < \log_{2}5 \).

Solución

Per risolvere l'inequazione \[ \left(\sqrt{3^{x+1}} - \frac{1}{9}\right)\left(4^{x} - 7 \cdot 2^{x} + 10\right) < 0, \] procediamo passo passo. ### Passo 1: Analizzare il primo fattore \[ \sqrt{3^{x+1}} - \frac{1}{9} = 3^{\frac{x+1}{2}} - 3^{-2} \] Poiché la funzione esponenziale \(3^k\) è crescente, l'espressione \(3^{\frac{x+1}{2}} - 3^{-2}\) è maggiore di zero quando: \[ \frac{x+1}{2} > -2 \implies x + 1 > -4 \implies x > -5 \] E minore di zero quando: \[ x < -5 \] ### Passo 2: Analizzare il secondo fattore \[ 4^{x} - 7 \cdot 2^{x} + 10 = (2^2)^x - 7 \cdot 2^{x} + 10 = 2^{2x} - 7 \cdot 2^{x} + 10 \] Poniamo \(u = 2^{x}\), allora l'equazione diventa: \[ u^2 - 7u + 10 = 0 \] Che si fattorizza come: \[ (u - 5)(u - 2) = 0 \] Quindi, le soluzioni sono \(u = 2\) e \(u = 5\), corrispondenti a \(x = 1\) e \(x = \log_2 5\). L'espressione \(2^{2x} - 7 \cdot 2^{x} + 10\) è: - **Positiva** quando \(x < 1\) o \(x > \log_2 5\) - **Negativa** quando \(1 < x < \log_2 5\) ### Passo 3: Determinare i segni del prodotto L'inequazione richiede che il prodotto dei due fattori sia negativo. Questo accade in due casi: 1. **Primo fattore positivo** (\(x > -5\)) e **secondo fattore negativo** (\(1 < x < \log_2 5\)): \[ 1 < x < \log_2 5 \] 2. **Primo fattore negativo** (\(x < -5\)) e **secondo fattore positivo** (\(x < 1\) o \(x > \log_2 5\)): \[ x < -5 \] ### Soluzione Finale Unendo i due intervalli, otteniamo: \[ x < -5 \quad \text{oppure} \quad 1 < x < \log_2 5 \] In notazione matematica: \[ x < -5 \quad \text{o} \quad 1 < x < \log_{2}{5} \]

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

The Deep Dive

To tackle this inequality, let's begin by simplifying both factors of the product. First, we deal with the left part of the inequality: \[ \sqrt{3^{x+1}} = \sqrt{3 \cdot 3^x} = \sqrt{3} \cdot 3^{x/2}. \] Thus, the expression becomes: \[ \sqrt{3} \cdot 3^{x/2} - \frac{1}{9} < 0. \] Bringing \(\frac{1}{9}\) to the left side gives us: \[ \sqrt{3} \cdot 3^{x/2} < \frac{1}{9}. \] To facilitate solving this, we can multiply both sides by \(9\): \[ 9\sqrt{3} \cdot 3^{x/2} < 1. \] Rearranging this, we have: \[ 3^{x/2} < \frac{1}{9\sqrt{3}}. \] Since \(\frac{1}{9} = 3^{-2}\) and \(9\sqrt{3} = 3^{2} \cdot 3^{1/2} = 3^{2.5} = 3^{5/2}\), we have: \[ 3^{x/2} < 3^{-5/2}. \] Taking logarithms base \(3\): \[ \frac{x}{2} < -\frac{5}{2}, \] which simplifies to: \[ x < -5. \] Next, we analyze the right part of the inequality: \[ 4^{x} - 7 \cdot 2^{x} + 10 < 0. \] Recognizing \(4^x\) as \((2^2)^x = (2^x)^2\), let \(y = 2^{x}\). Then the expression becomes: \[ y^2 - 7y + 10 < 0. \] Factoring this gives: \[ (y - 5)(y - 2) < 0. \] The critical points are \(y = 2\) and \(y = 5\). We determine the intervals: - For \(y < 2\), both factors are negative, so the product is positive. - For \(2 < y < 5\), the product is negative. - For \(y > 5\), both factors are positive, thus the product is positive. This inequality holds when: \[ 2 < y < 5. \] Converting back to \(x\) using \(y = 2^x\): \[ 2 < 2^{x} < 5. \] Taking logarithms (base \(2\)): \[ 1 < x < \log_2(5). \] To visualize the solution set: 1. From the first factor, \(x < -5\). 2. From the second factor, \(1 < x < \log_2(5)\). These two parts do not overlap, which means no \(x\) satisfies both inequalities simultaneously. Thus, the complete solution of the original inequality \( \left(\sqrt{3^{x+1}}-\frac{1}{9}\right)\left(4^{x}-7 \cdot 2^{x}+10\right)<0 \) is: \[ \text{No solution.} \]

Latest Algebra Questions

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad