Difícil
Función exponencial y logarítmica

Ejercicio de Álgebra

Indique el número de soluciones reales que posee la ecuación:

log⁡∣x∣+x2+4=4log⁡2(2x)\log|x|+x^2+4=4^{\log_2(\sqrt{2x})}

Ver solución paso a paso
  1. Para que log⁡2(2x)\log_2(\sqrt{2x}) exista, se requiere 2x>02x>0, es decir x>0x>0. Entonces ∣x∣=x|x|=x.
  2. Se simplifica el lado derecho: 4log⁡2(2x)=22log⁡2(2x)=2log⁡2((2x)2)=(2x)2=2x4^{\log_2(\sqrt{2x})} = 2^{2\log_2(\sqrt{2x})} = 2^{\log_2((\sqrt{2x})^2)} = (\sqrt{2x})^2 = 2x.
  3. La ecuación queda: log⁡(x)+x2+4=2x\log(x)+x^2+4=2x, es decir g(x)=log⁡(x)+(x−1)2+3=0g(x)=\log(x)+(x-1)^2+3=0 (usando x2−2x+4=(x−1)2+3x^2-2x+4=(x-1)^2+3).
  4. Como (x−1)2+3≥3(x-1)^2+3\geq3 para todo xx, se necesita log⁡(x)≤−3\log(x)\leq-3 aproximadamente para que g(x)=0g(x)=0 sea posible, lo cual ocurre solo para xx muy pequeño (cercano a 0).
  5. Analizando el comportamiento: cuando x→0+x\to0^+, log⁡(x)→−∞\log(x)\to-\infty y g(x)→−∞g(x)\to-\infty; en x=1x=1, g(1)=3>0g(1)=3>0. Se verifica que gg tiene un único cambio de signo (una única raíz) en el intervalo (0,001;0,01)(0,001; 0,01) aproximadamente, y permanece positiva para el resto de su dominio (se descartan cruces adicionales al revisar los puntos críticos de gg).
  6. Por lo tanto, la ecuación tiene una única solución real.

Respuesta: C) 1