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Solve the following exponential equation. Express irrational solutions in exact form. \[ 2^{2 x}+2^{x+1}-35=0 \]

Ask by Little Welch. in the United States
Jan 22,2025

Solución de tutoría real

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The solution is \( x = \log_2 5 \).

Solución

To solve the exponential equation: \[ 2^{2x} + 2^{x+1} - 35 = 0 \] **Step 1: Substitution** Let \( y = 2^x \). Then: \[ 2^{2x} = (2^x)^2 = y^2 \\ 2^{x+1} = 2 \cdot 2^x = 2y \] Substituting these into the original equation gives: \[ y^2 + 2y - 35 = 0 \] **Step 2: Solve the Quadratic Equation** Solve for \( y \): \[ y^2 + 2y - 35 = 0 \] Using the quadratic formula: \[ y = \frac{-2 \pm \sqrt{2^2 - 4(1)(-35)}}{2} = \frac{-2 \pm \sqrt{4 + 140}}{2} = \frac{-2 \pm \sqrt{144}}{2} = \frac{-2 \pm 12}{2} \] This gives two potential solutions: \[ y = \frac{10}{2} = 5 \quad \text{or} \quad y = \frac{-14}{2} = -7 \] Since \( y = 2^x \) and \( 2^x \) is always positive, \( y = -7 \) is not a valid solution. Therefore, we have: \[ 2^x = 5 \] **Step 3: Solve for \( x \)** Taking the logarithm base 2 of both sides: \[ x = \log_2 5 \] This is the exact form of the solution. **Answer:** After simplifying, the solution is log base 2 of five. In symbols, x = log₂ 5

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To solve the exponential equation \( 2^{2x} + 2^{x+1} - 35 = 0 \), we start by rewriting \( 2^{2x} \) using the identity \( 2^{2x} = (2^x)^2 \). Let \( y = 2^x \). Then, the equation becomes: \[ y^2 + 2y - 35 = 0 \] This is a quadratic equation in \( y \). We can solve it using the quadratic formula: \[ y = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \] For our equation, \( a = 1 \), \( b = 2 \), and \( c = -35 \). Plugging in these values: \[ y = \frac{-2 \pm \sqrt{2^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-35)}}{2 \cdot 1} \] \[ y = \frac{-2 \pm \sqrt{4 + 140}}{2} \] \[ y = \frac{-2 \pm \sqrt{144}}{2} \] \[ y = \frac{-2 \pm 12}{2} \] Now, we find the two possible values for \( y \): 1. \( y = \frac{10}{2} = 5 \) 2. \( y = \frac{-14}{2} = -7 \) (not a valid solution, since \( y = 2^x \) must be positive) This leaves us with \( y = 5 \). Now we substitute back to find \( x \): \[ 2^x = 5 \] Taking the logarithm of both sides: \[ x = \log_2(5) \] Thus, the solution to the equation \( 2^{2x} + 2^{x+1} - 35 = 0 \) is: \[ x = \log_2(5) \]

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