题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Give your answers in fully simplified surd form.
Given that a and b are positive constants, solve the simultaneous equations
a−b=8
log4a+log4b=3
(6)
题目中文翻译
在本题中,你必须展示所有的计算步骤。给出完全化简的根式(最简二次根式)形式的答案。
已知 a 和 b 为正数,解联立方程组:
a−b=8
log4a+log4b=3
解答
解法一
思路
展开
解关于正数 a 和 b 的对数联立方程组,我们可以采取以下步骤:
-
化简对数方程:
利用对数的相加积律(Multiplication Law of Logarithms):
log4a+log4b=log4(ab)
由此可将方程化为:
log4(ab)=3
利用对数的定义脱去对数符号(Undo logs):
ab=43=64
-
代入消元:
从第一个方程 a−b=8 得到:
a=b+8
代入上面得到的乘积式 ab=64 中:
(b+8)b=64⟹b2+8b−64=0
-
解一元二次方程:
利用求根公式求出 b:
b=2−8±82−4(1)(−64)
由于题目指出 a 和 b 是正数(Positive constants),我们必须舍去负数解,只保留正数解。
-
求解另一变量:
将求出的正值 b 代回 a=b+8 中算出 a。最终用最简根式(Fully simplified surd form)表达两者的值。
答题过程
展开
Apply the multiplication law of logarithms to the second equation:
log4(ab)=3
Remove the logarithms by converting to exponential form:
ab=43=64
From the first equation, express a in terms of b:
a=b+8
Substitute a=b+8 into the equation ab=64:
(b+8)b=64⟹b2+8b−64=0
Solve this quadratic equation using the quadratic formula:
b=====2×1−8±82−4×1×(−64)2−8±64+2562−8±3202−8±85−4±45
Since b must be a positive constant (b>0), we reject the negative root:
b=45−4
Now substitute b back to find a:
a===b+8(45−4)+845+4
Verify that a>0:
45+4>0(which is true)
Thus, the solutions are:
a=45+4andb=45−4