Feladat: 562. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Fritz József 
Füzet: 1959/december, 173 - 174. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Irracionális egyenletrendszerek, Irracionális egyenletek, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1959/április: 562. matematika gyakorlat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

a) Az egyenletben x nem lehet negatív, mert akkor x nem valós, ‐ és 0 sem lehet, mert akkor a kitevőkben 00 állna, márpedig a 0 kitevős hatvány csak 0-tól különböző alapokra van értelmezve. Ezek szerint x>0. ‐ Másrészt látjuk, hogy x=1 megoldása az egyenletnek (mindkét oldal értéke 1), ezért a további esetleges gyökök keresésében feltehetjük, hogy x1. ‐ A két oldali alapok egyezése folytán a hatványok csak úgy lehetnek egyenlők, ha a kitevők egyenlők: xx=xx. A nem negatív x-ekre érvényes x=(x)2 azonosság alapján a bal oldalt átalakítva: x2x=xx. Mivel x1, azért a fenti gondolatot újra alkalmazva 2x=x. Innen 4x=x2 és az egyenletet x=4-en kívül más pozitív szám nem elégítheti ki. Ezzel a bal oldali kitevő 44=16, a jobb oldali: 24=16, tehát x=4 is gyök (mindkét oldal értéke 4 294 967 296).
b) Az egyenletrendszer második egyenletének (amelyben nyilván b>0 és b1) csak akkor van értelme, ha x, y pozitívok; innen y=xm. Az y kiküszöbölésével xm=mx, xm-1=m, végül

x=mm-1=m1m-1,y=mmm-1=mmm-1.(1)

Az itt kijelölt gyökvonásnak nincs értelme, ha m-1=0, azaz m=1. Mégsem mondjuk, hogy nincs megoldás, mert ekkor mindkét egyenlet szerint y=x, ezt minden egyenlő pozitív számokból álló számpár kielégíti. Egyértelmű megoldás valóban nincs. ‐ Nincs értelme (1)-nek m=0 esetén sem, mert 0-1 nincs értelmezve (0-nak csak pozitív kitevős hatványai vannak értelmezve). Végül x>0, y>0-ból és az első egyenletből m=y/x folytán m<0 mellett sincs megoldás. ‐ Mindezek szerint (1) akkor megoldása az adott egyenletrendszernek, ha b és m az 1-től különböző pozitív számok.
 

Fritz József (Mosonmagyaróvár, Kossuth L. g. II. o. t.)
 

Megjegyzések. 1. Az a) egyenlet x=1 gyökét ,,számító'' úton a két oldal logaritmusának egyenlőségéből kaphatjuk: xxlgx=xxlgx-ből (xx-xx)lgx=0 teljesül, ha lgx=0, azaz x=1.
2. Célszerű a megoldást néhány numerikus m mellett is ellenőrizni; legyen mindvégig b=10. Pl. m=2-vel: x=2, y=4; m=3-mal: x=3, y=33; m=10 esetén x=190=1,292, y=12,92; m=1/2 mellett m-1=-1/2, 1/(m-1)=-2, x=(1/2)-2=22=4, y=2, vagyis m=2-hez képest x és y felcserélődtek, ami az első egyenlet alapján ,,szinte várható''. Ugyanezt találjuk m=1/3, m=1/10 esetén is. m helyett 1/μ-vel 1/(m-1) helyére μ/(1-μ) lép és m/(m-1) helyére 1/(1-μ) tehát
x=(1μ)μ1-μ=μμμ-1,y=(1μ)11-μ=μ1μ-1,
ami észrevételünk általános érvényességét mutatja. Így vezethetnek a (sokak által elhanyagolt, sőt ,,megvetett'') számpéldák általános érvényességű tételek megsejtésére, ha merünk nem-egész számokkal is próbát tenni. Természetesen a másik irányban torzítanánk, ha csak egyes számpéldák alapján mondanánk ki általános megállapításokat.