Перейти до основного вмісту
Каталог

Показникові рівняння: зведення до однієї основи

~15 хв · 8 розділів · 9 тестових запитань

Рівняння, нерівності й системи
Математика НМТ

Частина кар’єрної траєкторії Підготовка до НМТ 2027: Математика — повний курс.

Зводь обидві частини показникового рівняння до степенів з однаковою основою, використовуй властивості степенів із цілими та дробовими показниками, прирівнюй показники — і знаходь корінь. Розпізнавай рівняння, що не мають коренів, та опануй метод винесення спільного множника.

Показникове рівняння і рівність степенів

Показниковим називають рівняння, у якому змінна (або вираз зі змінною) міститься в показнику степеня. Наприклад: , , . Рівняння не є показниковим — змінна тут в основі, а показник — стала.

Обмеження на основу й значення степеня

Степінь з додатною основою завжди додатний: для будь-якого дійсного , якщо . Звідси випливає дуже важливий висновок: рівняння вигляду при коренів не має. Наприклад, не має коренів, не має коренів. Це варто пам'ятати завжди — ліва частина додатна, а права — від'ємна або нуль, тому рівність неможлива.

Основне правило: рівність степенів з однаковою основою

Якщо обидві частини рівняння вдалося записати як степені з однією й тією самою додатною основою, яка не дорівнює одиниці, то показники можна прирівняти:

Чому це працює? Показникова функція (при , ) є монотонною: якщо , вона зростає; якщо , вона спадає. У будь-якому разі кожного свого значення вона набуває рівно один раз. Тому різні показники дають різні значення, а однакові — однакові.

Чому виключено основу ? Бо — рівність правильна за будь-яких показників, і з неї не можна зробити жодного висновку про і . Тому основу 1 у цьому правилі не розглядають.

Приклад застосування

Розв'яжімо рівняння . Тут обидві частини вже мають однакову основу 3. Прирівнюємо показники: . Звідси , тобто .

Важливо: прирівнюємо ПОКАЗНИКИ, а не основи. Якщо основи різні — спочатку зводимо до однієї основи.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Як звести обидві частини до однієї основи

Щоб звести обидві частини рівняння до степенів з однаковою основою, треба вміти записувати числа як степені потрібної основи. Нижче — найважливіші співвідношення, які варто знати напам'ять.

Степені чисел, які варто впізнавати

Основа

Степені

Обернені числа

2

2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256

1/2 = 2⁻¹, 1/4 = 2⁻², 1/8 = 2⁻³, 1/16 = 2⁻⁴

3

3, 9, 27, 81, 243

1/3 = 3⁻¹, 1/9 = 3⁻², 1/27 = 3⁻³

5

5, 25, 125, 625

1/5 = 5⁻¹, 1/25 = 5⁻², 1/125 = 5⁻³

10

10, 100, 1000

0,1 = 10⁻¹, 0,01 = 10⁻², 0,001 = 10⁻³

Також пам'ятай: для будь-якої додатної основи ; ; ; .

Корені як степені

За формулою (вона є в довідкових матеріалах НМТ) корінь можна записати як степінь з дробовим показником:

Степінь степеня: (aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ

Коли основа — теж степінь, ми перемножуємо показники. Це дає змогу звести, наприклад, 4 і 8 до основи 2.

Розв'яжімо . Записуємо , тому . Далі . Маємо . Прирівнюємо показники: , звідки , .

Зведення до спільної основи — приклади

Розгляньмо кілька рівнянь, де основи — степені одного числа.

. Записуємо , . Отже, , звідки , .

. Записуємо , . Маємо , звідки , .

Добуток і частка степенів однієї основи

Якщо в рівнянні є добуток або частка степенів з однією основою, застосовуємо властивості або .

Наприклад: . Записуємо , . Тоді , звідки , .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Спільний множник і рівні показники

Два корисні прийоми розширюють коло показникових рівнянь, які ти зможеш розв'язати: винесення спільного множника для кількох степенів однієї основи та використання того, що при однакових показниках і різних додатних основах рівність можлива лише тоді, коли показник дорівнює нулеві.

Степені однієї основи — виносимо спільний множник

Коли в рівнянні є сума або різниця кількох степенів з однією основою, виносимо за дужки степінь з найменшим показником.

Розв'яжімо . Найменший показник — , тому виносимо :

Перевірка: . Правильно.

Ще один приклад: . Виносимо :

Схема завжди однакова: винести степінь з найменшим показником, обчислити число в дужках, поділити на нього — звести до найпростішого показникового рівняння.

Однакові показники, різні основи

Розгляньмо рівняння . Тут основи різні (5 і 3), але показники однакові. Обидві частини додатні, тому можна поділити, наприклад, на :

Дріб не дорівнює 1, тому рівність виконується лише тоді, коли показник дорівнює нулеві (бо для будь-якого ). Отже, , .

У загальному вигляді: якщо , , , то

Коли праву частину не можна звести до тієї самої основи

Бувають рівняння, де права частина не є степенем тієї самої основи. Наприклад, . Число 5 не можна записати як степінь двійки з цілим або раціональним показником. У такому разі корінь записують через логарифм:

Рівняння теж є найпростішим показниковим рівнянням: за означенням логарифма його корінь . Такий запис кореня треба впізнавати серед варіантів відповіді.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Розбираємо завдання

Приклад 1. 9^(x − 1) = 1/27

Завдання (вибір однієї відповіді з п'яти): «Розв'яжіть рівняння ». Варіанти: −2; −0,5; 0,5; −1,5; 2,5.

Розв'язання крок за кроком:

  1. Помічаємо, що , а , тому обидві частини зводимо до основи 3.

  2. Отримуємо , тому

  3. ,

Відповідь: −0,5.

Чому інші варіанти неправильні:

  • −2 — цей варіант отримує той, хто не записав 9 як 3², а прирівняв .

  • 2,5 — виникає, якщо помилково записати як (тобто забути про знак мінуса в показнику), тоді , .

  • 0,5 — помилка в знаку на останньому кроці: з записали замість .

  • −1,5 — виникає при неправильному розв'язанні рівняння .

Приклад 2. 0,2^(x − 3) = 25

Завдання (вибір однієї відповіді): «Укажіть корінь рівняння ». Варіанти: 5; −1; 1; 3; «коренів немає».

Розв'язання:

  1. Записуємо , тому .

  2. .

  3. Маємо , звідки .

  4. .

Відповідь: 1.

Чому інші варіанти неправильні:

  • 5 — отримує той, хто записав 0,2 як 5 (без мінуса в показнику), тобто , звідки .

  • −1 — виникає при помилці в знаку: дає , а не −1.

  • 3 — неправильно: за маємо (наприклад, помилково прирівняли показник до нуля).

  • «Коренів немає» — неправильне переконання, що 0,2 у будь-якому степені дає число менше за 1; насправді при дорівнює .

Приклад 3. 2^(x + 2) + 2^x = 40

Завдання (вибір однієї відповіді): «Розв'яжіть рівняння ». Варіанти: 2; 3; 4; 5; 8.

Розв'язання:

  1. Виносимо за дужки: .

  2. Ділимо на 5: .

  3. , тому .

Відповідь: 3.

Чому інші варіанти неправильні:

  • 8 — той, хто знайшов , але забув, що це , а не .

  • 2 — неправильно: підстановка дає .

  • 5 — сплутали множник 5 з рівності з коренем .

  • 4 — виникає при неправильному обчисленні: правильно, але помилка при зведенні 8 до степеня 2.

Приклад 4. Яке з рівнянь не має коренів?

Завдання (вибір однієї відповіді): «Яке з рівнянь не має коренів?» Варіанти: А) ; Б) ; В) ; Г) ; Д) .

Розв'язання: пригадуємо, що для будь-якого . Тому рівняння, де права частина від'ємна, коренів не має. Серед варіантів тільки в Д права частина дорівнює −5, що менше за нуль. Отже, правильна відповідь — Д.

Чому інші варіанти мають корені:

  • А) : , бо .

  • Б) : , тому .

  • В) : звідси , тобто , .

  • Г) : корінь існує, його записують як .

Приклад 5. 7^(x − 4) = 2^(x − 4)

Завдання (вибір однієї відповіді): «Розв'яжіть рівняння ». Варіанти: 4; 0; 1; «коренів немає»; «будь-яке число».

Розв'язання: основи різні (7 і 2), а показники однакові. Скористаймося правилом: при рівняння виконується тільки тоді, коли .

Отже, , звідки .

Перевірка: , . Рівність правильна.

Відповідь: 4.

Пастка «коренів немає»: деякі учні бачать різні основи (7 і 2) і роблять висновок, що рівність неможлива — але вони забувають випадок нульового показника.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Типові помилки й пастки

  • Прирівнюють основи замість показників (або «прибирають» основи, коли вони різні). Наприклад, з пишуть . Насправді спочатку зводять до основи 2: , тоді .

  • Записують як замість . Пам'ятай: .

  • Неправильно підносять степінь до степеня: , а помилково пишуть (забувають помножити на 2 другий доданок у дужках: 2(x − 1) = 2x − 2).

  • Вважають, що рівняння чи має корінь. Насправді завжди, тому коренів немає.

  • У рівнянні записують «коренів немає» замість . для будь-якої додатної основи.

  • Додають степені при додаванні: намагаються подати як . Насправді додавати показники при додаванні не можна — виносять спільний множник.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Як це перевіряють на НМТ

Програма НМТ з математики (тема 2.1, рівень стандарту) передбачає, що ти володієш методами розв'язування найпростіших показникових рівнянь і нескладних рівнянь, які зводяться до найпростіших.

Форма та бали

Найпростіші показникові рівняння можуть трапитися у форматі вибору однієї відповіді з п'яти (завдання 1–15, А–Д). За правильну відповідь дають 1 бал, за неправильну — 0 балів. Типове завдання: розв'язати рівняння на кшталт і вибрати корінь із запропонованих варіантів.

Довідкові матеріали

На НМТ ти отримаєш довідкові матеріали, у яких є властивості степенів, зокрема формула степеня з раціональним показником . Саме ці властивості потрібні для зведення до однієї основи. Способу розв'язування рівнянь у довідкових матеріалах немає — його треба знати.

Профільний рівень

У демоваріанті НМТ-2026 завдання 22 (коротка відповідь, 2 бали) — показникове рівняння з параметром, що перевіряє профільний рівень. Воно спирається на ті самі властивості степенів, які ти засвоюєш у цьому уроці.

Стратегія розв'язування на НМТ

У завданнях з вибором однієї відповіді можна діяти підстановкою: підстав кожен варіант відповіді в показник і обчисли степінь. Обчислення степеня часто виявляється легшим і швидшим, ніж повне аналітичне розв'язання. Наприклад, для простіше кілька разів піднести 4 до потрібного степеня, ніж зводити до основи 2. Але надійніше опанувати обидва способи — підстановка стане в пригоді для перевірки.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Питання й відповіді

Чому основа степеня в показниковому рівнянні не може дорівнювати 1 чи бути від'ємною?

Якщо основа дорівнює 1, то — рівність виконується для всіх і , тому з неї не можна зробити висновок про . Якщо основа від'ємна, то для нецілих показників степінь не визначений у дійсних числах (наприклад, не існує). Тому в програмі НМТ розглядають лише показникові рівняння з основою , .

Як зрозуміти, до якої основи зводити обидві частини?

Шукай спільне число, степенями якого є обидві основи. Наприклад, 4 і 8 — степені 2; 9 і 27 — степені 3; 0,2 і 25 — степені 5 (бо , ). Якщо основа вже є степенем меншого числа (як ), то зводь до цього меншого числа. Коли сумніваєшся, розклади обидві основи на прості множники: якщо обидві є степенями одного й того самого числа (наприклад, 36 = 6², 216 = 6³), це число і беремо за спільну основу.

Чи може показникове рівняння мати від'ємний корінь?

Так, може. Наприклад, має корінь , а має корінь . Показник степеня може бути будь-яким дійсним числом, у тому числі від'ємним. Не плутай знак кореня зі знаком правої частини: від'ємна права частина означає відсутність коренів, а від'ємний корінь — звичайна ситуація.

Що робити, якщо праву частину не можна записати степенем тієї самої основи?

Якщо права частина — додатне число, яке не є степенем лівої основи з раціональним показником (як у ), то корінь існує, але його записують через логарифм: . Серед варіантів відповіді такий корінь може бути поданий саме у вигляді логарифма, тому цей запис треба впізнавати.

Чому рівняння 2^x = 0 не має коренів?

Бо для будь-якого дійсного . Показникова функція з додатною основою ніколи не набуває значення 0: її графік наближається до осі при , але ніколи її не перетинає. Те саме стосується будь-якого від'ємного числа: теж не має коренів.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Коротко: головне

  • при , — прирівнюємо показники, а не основи.

  • , , — ці формули допомагають звести обидві частини до однієї основи.

  • для будь-якого , тому рівняння при коренів не має.

  • Кілька степенів однієї основи в сумі чи різниці — виносимо степінь з найменшим показником за дужки.

  • при , , виконується тоді й тільки тоді, коли .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Самоперевірка

Перевірте себе на цьому юніті

Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.

1. Розв'яжіть рівняння 0,04^(x-1) = 125.

2. Розв'яжіть рівняння 9^(x+1) = 27.

3. Розв'яжіть рівняння 25^x = 1/5.

4. Розв'яжіть рівняння 3^(2x+1) = 3^(x+5).

5. Розв'яжіть рівняння 2^(x+3) + 2^x = 36.

Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 9 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.

Приєднатися, щоб пройти тест