SolutionExercise 1.4

  • Upload
    yip90

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    1/22

      1

    Foundations of Mathematics

    Exercise 1.4

    1. 

    Simplify the following:

    (a)2

    1

    aa   (b)642

    aaa    (c) 4323 534   abba     (d) 5323 642   cbcaba    

    (e) 726   33   pqq p   (f) 22235

    2

    2

    1

    4

    3

    3

    2qaaq paap    

    Solution:

    (a) 21

    aa  =  

      

     

    2

    12

    2

    3

    a  

    (b) 642 aaa    =  642   a  =  12a  

    (c) 4323 534   abba    =  3243534     ba  =  5760   ba  

    (d) 5323 642   cbcaba    =  531213642     cba  =   83448   cba  

    (e) 726   33   pqq p  =  1313726     q p  =   4484   q p  

    (f) 2223

    5

    2

    2

    1

    4

    3

    3

    2qaaq paap   =  12132121

    5

    2

    2

    1

    4

    3

    3

    2     q pa  =   34610

    1q pa  

    2. 

    Simplify the following:

    (a) 53)(    x   (b) 3)3(   x   (c) 432 )(   ba  

    (d) 202 )4(   ba

      (e) 332 )(   y x   (f) 22 )(

    1 x  

    (g) 610 321   p p     (h) 372 515   abba     (i) abccba   714   23  

    (j) 21

    aa   (k)10293 )(4)(20   x x     (l) 432 3)(15   abba    

    (m) 2432 )(218   abcba     (n) 342375 )(629   z  y x yz  x xy     (o) 21

    2

    2

    2

    1

    )(1    

      

        a

    aa  

    (p)6 5

    3 274

     x

     x x   (q) 3  y y y     (r)

    ab

    ba4   84 

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    2/22

      2

    Solution:

    (a) 53 )(    x  =  5)3(    x  =  15 x =

    15

    1

     x 

    (b) 3)3(   x  =  33 )()3(   x  =  327 x  

    (c) 432 )(   ba  =  4342 )()(   ba  =  4342   ba  = 128

    ba  

    (d) 202 )4(   ba  =  22 )4(   a  =  222 )()4(   a  =  416   a   =4

    16

    (e) 332 )(   y x  =  33323 )()()1(   y x  =  96 y x  

    (f)22

    )(

    1

     x 

    4

    1 x

     

    =   4 x  

    (g) 610 321   p p    =  6103

    21    p 

    =   47 p  

    (h) 372 515   abba    =  37125

    15   ba 

    43ab  

    (i) abccba   714   23  =  1112137

    14   cba 

    =  ba22  

    (j) 21

    aa  =  21

    2

    1

    aa  =  

      

     

    2

    1

    2

    1

    = a

    (k) 10293 )(4)(20   x x    =  2027 420   x x    =  20274

    20    x  =  75 x  

    (l) 432 3)(15   abba    =  436 315   abba    =  43163

    51   ba 

    =   155   ba =b

    a55 

    (m) 2432 )(218   abcba    =  22432 218   bacba    =  42322218   cba      =  45436   cba  

    (n) 342375 )(629   z  y x yz  x xy    = 3126

    375

    6

    29

     z  y x

     yz  x xy    

    331215671

    6

    29    z  y x 

    623    y x =6

    23

     y

     x 

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    3/22

      3

    (o) 21

    2

    2

    2

    1

    )(1    

      

        a

    aa  = 

     

      

     

      21

    2

    2

    2

    11

    aa

    1)2(2

    1

    a  =  21

    3

    a =

    2

    13

    1

    a

     

    (p)6 5

    3 274

     x

     x x   = 6

    5

    3

    1

    2

    1

    32

      x x x   = 65

    3

    1

    2

    1

    6

     x   = 06 x   = 6

    (q) 3  y y y     = 31

    2

    1

     y y y     = 31

    2

    11  

     y   = 611

     y  

    (r)ab

    ba4   84  =

    21

    4

    184

    ab

    ba  =

    21

    21

    4

    8

    4

    4

    ba

    ba  = 2

    1

    4

    8

    2

    1

    4

    4

    ba   = 23

    2

    1

    ba  

    3.  Evaluate:

    (a) 210   (b) 3)7(     (c)2

    6

     

      

       (d)

    5   3243  

    (e) 3

    2

    278  

      

       (f)

    2

    1

    416       

      (g) 32

    8

      (h)2

    1

    2516

     

         

    Solution:

    (a) 210  = 210

    100

    (b) 3)7(    = 3)7(

    1

     

    337)1(

    1

     

    343

    1  

    (c)

    2

    6

     

      

      

    2-

    -2

    6

    5=

    2

    2

    5

    6=

     

    25

    36 

    25

    111  

    (d)5 3243 = 5

    3

    243  =  53

    5 )3( 

    5

    35

    3    =  33  = 27

    (e) 32

    278   

       =

    3

    2

    278   

        = 

    3

    2

    3

    3

    32

     

      

      =  3

    23

    32

     

      

        = 

    2

    32   

        =  2

    2

    32

     = 94  

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    4/22

      4

    (f)2

    1

    4

    16  

     

      

      

    2

    1

    4

    25 

      

      

    2

    1

    2

    2

    2

      

      

    2

    12

    2

     

      

      

    2

    (g) 3

    2

    8

     =  3

    2

    3 )2(

     = 

     

     

     

     

    3

    23

    2 =  22  =  2

    2

    1 =  4

    (h)2

    1

    25

    16 

     

      

      

    2

    1

    2

    2

    5

    4

     

      

      

     

      

     

     

      

        21

    2

    5

    1

    5

     

      

      

    =4

    4. 

    Simplify the following and express with positive indices.

    (a)

    2

    21

    2

    3

    2

    1

     

     

     

     

    ba

    ba  (b)

    1

    42

    23 

     

      

     

    ba

    ba  (c)

    ba

    ba

        22  (d)

    1

    11

    )(  

    ba

    ba 

    Solution:

    (a)

    2

    21

    2

    3

    2

    1

     

     

     

     

    ba

    ba = 

    22

    2

    3)1(

    2

    1

      ba  = 

    2

    2

    1

    2

    1

     

      

        ba  = 

    22

    12

    2

    1

    ba  = 1ab  = 

    b

    (b)

    1

    42

    23 

     

      

     

    ba

    ba 

    142)2(3][   ba  =  165 )(   ba  = 

    )1()6()1(5   ba  =  65ba  = 5

    6

    a

    (c)ba

    ba

        22=

    ba

    ba

    22

    11

    =ba

    ba

    ab

    22

    22

    =))((   22

    22

    baba

    ab

    =

    ))((

    ))((22 baba

    abab

    =

    ))((

    ))((22 baba

    baba

    =

    22

    )(

    ba

    ba  

    [ ∵   ))((22 bababa     ] 

    (d)1

    11

    )(  

    ba

    ba 

    =  ))((   11     baba  = 

     

      

     

    baba

      11)(

     

     

      

       

    ab

    abba   )(

     

    ab

    abba   ))((    

    ab

    baba   ))((   =

    ab

    ba   2)(    

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    5/22

      5

    5.  Simplify the following and express with positive indices.

    (a)1

    10

    2

    )22(

      n  (b)

    3

    12

    2

    22

    n

    nn

     

    (c) nnn 3)33(   11     (d) nnn 273)3(   121    

    (e)11

    11

    323323

    nn

    nn  (f)

    n

    nn

    5275355   12

     

     

    (g)11

    3

    )1(

    1

    )2(

    4

    2

    2

    nn

    n

    nn

    n

      (h) nn

    n

    a

    a

    1

    12

     

    Solution:

    (a)1

    10

    2

    )22(

      n 

    1)12(2     n  =  1)1(2   n  = 2

    (b)3

    12

    2

    22

    n

    nn

     

    3

    1

    2

    )12(2

    n

    n

     

    3

    1

    2

    2

    n

    n

     

    )3()1(2     nn 

    312    nn

     

    22 

    22

    4

    (c) nnn 3)33(   11    =  nn 3)13(3   21  =  nn 338   1    =  nn     138  =  138    = 3

    (d) nnn 273)3(   121    =  nnn )3(33   3122    =  nnn   3122 33    =  nn   313 33    =  nn   3133    =  13  = 3

    (e)11

    11

    323

    323

    nn

    nn

     

    )23(3

    )23(321

    21

    n

    n

     

    )11(3

    )7(31

    1

    n

    n

     

    11

    (f)n

    nn

    527

    5355   12

       

    n

    nn

    527

    5575   12

       

    n

    nn

    527

    575   2

     

    n

    n

    527

    )75(5   2

     

    27

    18 

    3

    (g)11

    3

    )1(

    1

    )2(

    4

    2

    2

    nn

    n

    nn

    n

     

    )1)(1(

    321

    2

    )2(

    2

    22

    nn

    n

    nn

    n

     

    1

    621

    22

    2

    2

    2

    2

    n

    n

    nn

    n

     

    62

    11

    2

    2

    2

    22

    2

    n

    n

    nn

    n

     

    )62(1)(1   222     nnnnn 

    6211   222     nnnnn =   62 

    = 64

    (h) nn

    n

    a

    a

    1

    12

     

    n nna   )1()12(    

    n   nna     112 

    n na 3 

    nna

    1

    3 )( 

    nna

    13  

     

    3a  

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    6/22

      6

    6.  Solve the following equations for x.

    (a) 31

    8 x  =  32

    4  (b) )4(2

      2 x 

    28    x   (c) 129    x   =  )81(27  213   x  

    (d) 11 55     x x  = 120 (e) 11 222     x x x  = 40 (f) 9)3(1032   x x  = 0

    (g) 2)2(34     x x  = 0 (h) 1)6(76   12   x x  = 0 (i)  x x   33  = 2

    Solution:

    (a) 31

    8 x  =  32

    4  

    3

    1

     x  = 8

    432

     

    3

    1

     x  = 3

    32

    2

    2

    )2( 

    3

    1

     x  = 3

    3

    4

    2

    3

    1

     x  = 3

    3

    4

    2

     

    3

    1

     x  =  35

    2

     3

    3

    1

     

     

     

     

     x  = 

    3

    3

    5

    2  

     

     

       

     

     x = 

    52  

     x = 

    32

    (b) )4(2   2 x  = 28    x  

    ])2[(2   22    x  =  23 )2(    x  

    )2(2   42    x  = 632    x  

    )42(12     x 

    632    x  322    x

     

    632    x  

    ∴  2 x  –  3 = 3 x  –  6

     x = 3

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    7/22

      7

    (c) 129    x   =  )81(27   213   x  

    122 )3(    x   =  ])3[()3(   21433   x  

    243    x   =  )3(3   849   x  

    243    x   =  x849

    3    2x4

    3     = x813

    3    

    ∴  4 x  –  2 = 13 –  8 x 

    12 x = 15

     x = 12

    15 

     x = 4

    (d) 11 55     x x  = 120

    )15(5  21  x  = 120

    )24(5   1 x  = 120

    15    x  = 515    x  =  15  

    ∴  x  –  1 = 1

     x = 2

    (e) 11 222     x x x 

    = 40

    )122(2   21  x  = 40

    )5(2   1 x  = 40

    12    x 

    = 812

       x 

    32  

     x  –  1 = 3

     x = 4

    (f) 9)3(1032   x x  = 0

    9)3(10)3(   2   x x  = 0

    )13)(93(     x x  = 0

    93    x  = 0  or   13    x  = 0 x3  = 9  or  x3  = 1 x3  =  23   or

     x3  =  03  

    ∴  x = 2 

    or  

     x = 0

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    8/22

      8

    (g) 2)2(34     x x  = 0

    2)2(3)2(   2   x x  = 0

    2)2(322   x x  = 0

    2)2(3)2(   2   x x  = 0

    )22)(12(     x x  = 0

    )12(    x  = 0 or   )22(    x  = 0

     x2 

    = 1 or  x2 

    = 2 x2

     

    02   or  x2 

    12  

    ∴  x = 0 or  x = 1

    (h)  1)6(76   12   x x  = 0

    1)6(7)6(6   2   x x  = 0

    1)6(7)6(6  2   x x  = 0

    ]1)6(6)[16(     x x  = 0

    16    x  = 0  or   1)6(6    x  = 0

     x6  = 1  or  x6  = 6

     x6  =  06   or 6 x =  16  

    ∴  x = 0 or  x = –  1

    (i)  x x   33  = 2

    )13(3   2   x x  = 2

    132  x  =  )3(2   x  

    1)3(232   x x  = 0

    2)13(    x  = 0 ( ∵  222 2)(   bababa     )

    13    x  = 0

     x3  = 1 x

    3  = 0

    3  

    ∴  x = 0

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    9/22

      9

    7.  Rewrite the following expressions in logarithmic forms

    (a)  24 = 16 (b)  34 = 81 (c)  4-3 =64

    (d)  5-2 x =25

    1  (e)  7 x = 1 (f)   x2

    1

    9  

    Solution:

    (a) 24 = 16   4 = log 2 16

    (b) 34 = 81   4 = log 3 81

    (c) 4-3 =64

    1     – 3 = log 4 

    64

    (d) 5-2 x =25

    1     – 2 x = log 5 

    25

    (e) 7 x = 1    x = log 7 1

    (f)   x2

    1

    9    2

    1  = log 9  x 

    8.  Rewrite the following expressions in exponential forms

    (a)  log3 243 = 5 (b)  log 100 = 2 (c)  log 0.2 125 = -3

    (d)   y = log2 128 (e)   y = log3 243 (f)  log 2 y2

    1

    3

    4  

    Solution:

    (a) 

    log3 243 = 5   24335  

    (b) log 100 = 2   100102  

    (c)  log 0.2 125 = -3   1252.0  3  

    (d)  y = log2 128   1282    y  

    (e)  y = log3 243   2433    y  

    (f) 

    log 2 y2

    1

    3

    4    

    3

    42   2

    1

     y  

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    10/22

      10

    9.  Find the values of the following correct to 3 significant figures

    (a) log 4.79 (b) (log 8) (log 9) –  log (8  9) (c)   

      

     

    3

    7log

    3log

    7log 

    (d) 

    30log

    60log

    2

    4

      (e) 

    (log3 4) (log4 5) (log5 6) (f) 

    log 2 38 – 

     log 3 20

    (g) 

    10 2 log 7  (h) 

    log (27 + 43)  –  (log 27 + log 43)

    Solution:

    (a)  log 4.79 = 0.680

    (b) (log 8) (log 9)  –  log (8  9) =  –  0.996

    (c)   

      

     

    3

    7log

    3log

    7log  = 1.40

    (d) 

    30log

    60log

    2

    4   =

    2log30log

    4log60log

      =30log

    2log

    4log

    60log   = 0.602

    (e) 

    (log3 4) (log4 5) (log5 6) = 1.63

    (f)  log 2 38 –  log 320

    1  = 7.97

    (g) 10 2 log 7 = 49

    (h) log (27 + 43)  –  (log 27 + log 43) =  – 1.22

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    11/22

      11

    10. Evaluate  (a) x =  400log20   (b)   x2log  = 3

    (c)  )4(log50    x  = 1 (d)  04.0log x  = –  2

    Solution:

    (a)  x =  400log20  

    400 = 

     x20   ( ∵   y x alog   is equivalent to  xa y    )

    220  =   x20  

    ∴  x = 2

    (b)  x2log  = 3

     x = 

    32  

    ∴  x = 8

    (c)  )4(log50    x  = 1

     x  –  4 =  150  

     x = 54

    (d) 04.0log x  = –  2

    0.04 = 

    2 x  

    0.04 = 

    2

    1

     x 

    2 x  = 

    04.0

    2 x  = 25

     x = 5 

    or  

     –  

    (Rejected, as x is the base and so must be greater than 0)∴  x = 5

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    12/22

      12

    11. Simplify the following.

    (a)  2log3log7log 555     (b)  )4log(log)3log(   x x x    (c)  75log500log 22    

    (d)   x x   log)5log(   3   (e)  6log3log20log 777     (f) log 2 + log(3 x) –  log(2 x) 

    (g)  )10log()4log()5log(   22  x x x    (h)  )3log()3log(   2   x x x   (i)  )1log()1log(   2   x x  

    (j)  533   loglog6   x x    (k) 25 log7log4   x x     (l) log x –  3 log(2 x) + 2 log(4 x) 

    (m) 

    )16log(2

    1)3log(2   2 x x     (n) 

     

      

     

     x x

      1log)4log(

    2

    3   2   (o) 

     

      

     

     

      

     

     x x

    2log3

    2log2

    Solution:

    (a) 2log3log7log 555    =  )237(log5    =  42log5  

    (b) )4log(log)3log(   x x x    =  )]4)()(3log[(   x x x  =  )12log(   3 x  

    (c) 75log500log 22    =   

      

     

    75

    500log 2  = 

     

      

     

    3

    20log 2  

    (d)  x x   log)5log(   3  =   

      

     

     x

     x35log

     

    =  )5log(   2 x  

    (e) 6log3log20log 777    =  )6

    320(log7

     

    =  10log7  

    (f) log 2 + log(3 x) –  log(2 x) 

    ]2

    )3)(2(log[

     x

     x 

    log 3

    (g) )10log()4log()5log(   22  x x x    =  ]10

    )4)(5(log[

    2

    2

     x

     x x 

    = log(2 x)

    (h) )3log()3log(   2   x x x  =   

      

     

    3

    3log

    2

     x

     x x 

    3

    )3(log

     x

     x x 

    = log x 

    (i) 

    )1log()1log(  2

      x x  =   

     

     

     

    1

    1log

    2

     x

     x = 

    1

    )1)(1(log  x

     x x = log( x 

     –  1)

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    13/22

      13

    (j) 533   loglog6   x x   = 5

    3

    6

    3   loglog   x x    =   

      

     5

    6

    3log x

     x 

    =   x3log  

    (k)25

    log7log4   x x     = 7245

    )log()log(   x x    = 1420

    loglog   x x    =   

     

     

     14

    20

    log  x

     x = 

    6

    log x  

    (l) log x  –  3 log(2 x) + 2 log(4 x) = 

    23 )4log()2log(log   x x x    

    =  )4log()2log(log

      2233 x x x    

    =  )16log()8log(log

      23 x x x    

    ]8

    )16(log[3

    2

     x x x

     

    = log 2

    (m) )16log()3log(2   2

    2

    1 x x    =  2

    1

    22)16log()3log(   x x  

     

    =  )16log()3log(   21

    22

    1

    22     x x 

    =  )4log()9log(   2  x x    

     

      

     

     x

     x

    4

    9log

    2

     

     

      

     

    4

    9log

      x 

    (n)   

      

     x x

      1log)4log(

    2

    3   2 

    =   123

    2 log)4log(     x x 

    =   x x   log)4log(   23

    22

    3

     

     x x   log])2log[(  32

    3

    2  

    =   x x   log)2log(   33  

    )])(8log[(

      3

     x x 

    =  )8log(   4 x  

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    14/22

      14

    (o)  

      

     

     

      

     

     x x

    2log3

    2log2

    32

    2

    2log

    2log  

     

      

     

     

      

     

     x x 

    =   

     

     

     

     

     

     

        3

    3

    22

    2 2

    log

    2

    log  x x  

     

      

     

     

      

     34

    8log

    4log

     x x 

     

      

     

    34

    84log

     x x 

     

     

     

     

     

     

     

     

    8

    4log

    3

    4

     x

     x  

     

      

     

     x2

    1log  

    12. Simplify the following.

    (a)  x

     x x   nn

    log

    loglog   1  (b)  xy

     y x y x

    log

    )log()log(   223  

    (c) x

     xy y x

    log

    )log()log(   12     (d)

     x

     x

    16

    4log

    25

    2

     

    Solution:

    (a)

     x

     x x  nn

    log

    loglog  1

     

    )log(

    )])(log[(

    2

    1

    1

     x

     x x  nn  

     

     x

     x   nn

    log2

    1

    )log(   1 

     x

     x

    log2

    1

    log 

    2

    1

    = 2

    (b) xy

     y x y x

    log

    )log()log(   223  

    ])log[(

    log

    2

    1

    2

    23

     xy

     y x

     y x 

      

     

     

    )log(2

    1

    )log(

     xy

     xy 

    2

    1

    = 2

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    15/22

      15

    (c) x

     xy y x

    log

    )log()log(   12 

     

    )log(

    )])(log[(

    2

    1

    12

     x

     xy y x    

     x

     y x

    log

    2

    1

    ]log[   )1(112    

     x

     y x

    log2

    1

    )log(   03 

     x

     x

    log2

    1

    log   3 

     x

     x

    log

    2

    1

    log3 

    =

    21

    = (3)(2)

    = 6 

    (d)  x

     x

    164log

    25

    2

     = 2

    125

    2164log

     

      

       

     x

     x

     

     

      

       

     x

     x

    16

    4log

    2

    1   25

    2  

     

     x

     x

    )2(

    )2(log

    2

    14

    252

    2  

    =   

     

     

       

     x

     x

    4

    410

    22

    2log2

    )2(log2

    1   44102

     x x    

    )2(log2

    1   462

     x 

    =  2log)46(2

    12 x  

    )1)(46(2

    1 x  

    = 3 x + 2

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    16/22

      16

    13. Without using calculator, evaluate

    (a) 81log3   (b)8log

    16log 

    (c)  

      

     

    9

    1log7log15 3

    57   (d)

    5log6log

    125log8log27log

     

    Solution:

    (a) 81log3  = 4

    3 3log  =  3log4 3  = 4

    (b)8log

    16log 

    3

    4

    2log

    2log 

    2log3

    2log4 

    3

    (c)  

      

     

    9

    1log7log15 3

    57  = 

     

      

     

    235

    1

    73

    1log7log15  

    2

    37   3log7log5

    115  

     

      

      

    =  3log)2(7log3 37    

    =  )1(2)1(3    

    = 5

    (d)5log6log

    125log8log27log

     

    5log6log

    )125log()8log()27log(   21

    2

    1

    2

    1

     

    5log6log

    )5log()2log()3log(   21

    32

    1

    32

    1

    3

     

    5log6log

    )5log(2

    3)2log(

    2

    3)3log(

    2

    3

     

    5log6log

    )]5log()2log()3[log(2

    3

     

     

      

     

     

      

       

    5

    6log

    5

    23log

    2

    3

     

     

      

     

     

      

     

    5

    6log

    5

    6log

    2

    3

     

    2

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    17/22

      17

    14. 

    If log 2 = a and log 3 = b, express the following in terms of a and b.

    (a) log 12 (b) log 1.2 (c) log 15 (d) log   18  

    Solution:

    (a)  log 12 =  )322log(    = log 2 + log 2 + log 3 = 2 log 2 + log 3 = 2a + b 

    (b) log 1.2 =  )1012log(    = log 12  –  log 10 = log 12  –  1 = 2a + b  –  1

    (c)  log 15 =  )2310log(    = log 10 + log 3  –  log 2 = 1 + b  –  a 

    (d) 

    18log =   )18log(   2

    1

    =   18log2

    1=   )32log(   2

    2

    1

    =   )3log2(log  2

    2

    1

    =   3log2log   22

    1

    2

    1

    =  ba 2

    15. Solve the following equations for x.

    (a) 

    log( x + 2) + log(3 x  –  7) = 1 (b) 201

    loglog633

       

      

     

     x x  (c)

      2)23(log)5(log 77     x x  

    (d) 

    3)1(log2)23(log 22     x x  (e)  14)23(log  7

    5    x   (f)  20)72(log  4

    3    x  

    (g)  2log x  =  2)(log x   (h)  9)log(   log  x x   (i)  01log2)(log   2   x x  

    Solution:

    (a) log( x + 2) + log(3 x  –  7) = 1

    log[( x + 2)(3 x  –  7)] = 1

    )14673log(   2   x x x   = 1

    )143log(   2  x x   = 1

    143   2  x x   = 10

    243   2  x x  = 0( x  –  3)(3 x + 8) = 0

     x  –  3 = 0 or 3 x + 8 = 0

     x = 3 or  x = 3

    8  

    ( Rejected as 

    ( x + 2) 

    and 

    (3 x  – 

     7) 

    will be negative and

    so log( x + 2) and log(3 x  –  7) are undefined  )

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    18/22

      18

    (b)  

      

     

    633

    1loglog

     x x  = 20

     

      

     63

    1log

     x x

     

    = 20

     

      

     53

    1log

     x 

    = 20

    5

    3log   x  = 20

     x3log5  = 20

     x3log  = –  4

     x =  43   ( ∵   x y alog   is equivalent to  y

    a x    )

     x = 

    43

     x = 

    81

    (c) 2)23(log)5(log 77     x x  

    0)172)(2(

    034132

    4915132

    715132

    2)15132(log

    2)231015(log

    2)]23)(5[(log

    2

    2

    22

    2

    7

    2

    7

    7

     x x

     x x

     x x

     x x

     x x

     x x x

     x x

     

     x + 2 = 0 or 2 x  –  17 = 0

     x = –  2  or  x = 2

    17 

    ( Rejected as (5 –   x) and (3 –  2 x) will be negative and

    so  )5(log7   x   and  )23(log7   x   are undefined  )

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    19/22

      19

    (d) 3)1(log2)23(log 22     x x  

    0)38)(2(

    06198

    816823

    )12(823

    )1(823

    8)1(

    23

    2)1(

    23

    3)1(

    23log

    3)1(log)23(log

    2

    2

    2

    2

    2

    3

    2

    22

    2

    22

     x x

     x x

     x x x

     x x x

     x x

     x

     x

     x

     x

     x

     x

     x x

     

     x  –  2 = 0 or 8 x  –  3 = 0

     x = 2 or  x = 

    8

    3  ( Rejected as ( x  –  1) will be negative and so 

    )1(log2    x   is undefined )

    (e) 

    7

    5   )23(log    x  = 14

    )23(log7 5    x  = 14 ( Remark: As (3 x  –  2) must be positive, we can use   xn x an

    a   loglog     ) 

    )23(log5    x  = 2

    3 x  –  2 = 

    25  

    3 x  –  2 = 25

    3 x = 27

     x = 9

    (f) 20)72(log   43    x  204 3)72(    x   ( Remark: As (2 x + 7) can be negative, we cannot use 

    72 x   4   203    xn x an

    a   loglog     ) 

    72 x   41

    20 )3(  

    72 x   53   72 x 243

    2 x + 7 = 243 or 2 x + 7 =  –  243

    2 x = 236 or 2 x =  –  250

     x = 118 or  x = –  125

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    20/22

      20

    (g) 2log x  =  2)(log x  

    2 log x = 

    2)(log x  

     x x   log2)(log   2  = 0

    (log x)(log x  –  2) = 0

    log x = 0 or  

    log x  –  2 = 0

     x = 

    010   or   log x = 2

     x = 1 or  x = 

    210  

     x = 1 or  x = 100

    (h) )log(   log x x  = 9

    ))(log(log   x x  = 9 ( ∵   xn x an

    a   loglog     ) 

    2)(log x  = 9

    ∴  log x = 3 or log x = –  

    3

     x =  310   or  x =  310  

     x = 1000 or  x = 

    1000

    (i) 

    01log2)(log  2   x x  

    0)1(log   2  x   ( ∵  222 2)(   bababa     )

    log x + 1 = 0

    log x = –  1

     x = 

    110  

     x = 

    10

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    21/22

      21

    16. Solve the following equations for x and give your answer to 2 d.p. if necessary.

    (a)  353)10(8

      12  x   (b)  3115   4  xe   (c)  012222   x x  

    (d)  379ln4    x   (e)  1

    1ln1

    3ln  

     

      

     

     

      

     

     x

     x  (f) log(4 x) + 5 log x = 2

    Solution:

    (a) 353)10(8   12  x  

    410

    32)10(8

    12

    12

     x

     x

     

    4log)10log(   12  x   (Taking the common log on both sides of the given equation)

    (2 x + 1)log 10 = log 4 ( ∵ 

    n

    a xlog  =   xn alog   )

    2 x + 1 = log 4 ( ∵ 

    log 10 = 1 )

    2 x = log 4  –  1

     x = 

    2

    14log     = – 

     

    0.20 (correct to 2 d.p.)

    (b) 

    3115   4

     xe  

    6

    305

    4

    4

     x

     x

    e

    6ln)ln(   4  xe   (Taking the natural log on both sides of the given equation)

    (4 –   x)ln e = ln 6 ( ∵ 

    n

    a xlog  =   xn alog   )

    4  –   x = ln 6 ( ∵ 

    ln e = 1 )

     x = 4 – 

     ln 6 = 2.21 (correct to 2 d.p.)

    (c) 012222   x x  

    0)42)(32(     x x  

    032    x   or   042    x  

    32    x   or   42    x   (Rejected as  02    x   )

    3log)2log(    x  

     x log 2 = log 3

     x = 2log

    3log  = 1.58 (correct to 2 d.p.)

  • 8/19/2019 SolutionExercise 1.4

    22/22

    (d) 379ln4    x  

    28ln4    x  

    ln x = 7

     x = 

    7e   = 1096.63 (correct to 2 d.p.)

    (e) 11

    ln13

    ln    

      

     

     

      

     

     x

     x 

    11

    13

    ln  

     

      

      

      

     

     x

     x 

    11

    3

    1ln  

     

      

     

     x 

    11

    3

    1     e x

     

    3

    11   1   e x

     

    3

    111

    e x 

    e

    e

     x   3

    31    

    ee x

    33   = 28.95 (correct to 2 d.p.)

    (f) log(4 x) + 5 log x = 2

    251004

    104

    2)4log(

    2)])(4log[(

    2)log()4log(

    6

    6

    26

    6

    5

    5

     x x

     x

     x

     x x

     x x

     

     x = 1.71 or  x = –  

    1.71

    ( Rejected as 4 x and  x will be negative and

    so log(4 x) 

    and 

    log x 

    are undefined )