Üstel ve Logaritmik Fonksiyonlarla İfade Edilebilen Denklem ve Eşitsizlikler Problemleri 11. Sınıf Matematik

🪄 Test ve Çalışma Kağıdı Hazırla

Konunu yaz; MEB uyumlu test ve özetler saniyeler içinde hazırlansın. 🖨️ Ücretsiz PDF indir!

⚡ Hemen Hazırla

1. Üstel Denklemler ve Çözüm Yöntemleri

Bilinmeyenin üste yer aldığı denklemlere üstel denklem denir.

  • Aynı Tabanlı Denklemler: $a \in \mathbb{R}^+ – \{1\}$ olmak üzere, tabanlar eşitlendiğinde üsler de birbirine eşitlenir:

    $$a^{f(x)} = a^{g(x)} \iff f(x) = g(x)$$
  • Farklı Tabanlı Denklemler: Tabanlar aynı sayı kuvveti şeklinde yazılamıyorsa eşitliğin her iki tarafının logaritması alınır:

    $$a^{f(x)} = b \iff f(x) = \log_a b \quad (b > 0)$$
  • Değişken Değiştirme Yöntemi: $A \cdot (a^x)^2 + B \cdot a^x + C = 0$ yapısındaki denklemlerde $a^x = t$ dönüşümü yapılarak ifade ikinci dereceden cebirsel bir denkleme dönüştürülür ve çözülür.

2. Logaritmik Denklemler ve Çözüm Yöntemleri

İçerisinde logaritması alınan ifadenin bilinmeyen içerdiği denklemlere logaritmik denklem denir.

  • Temel Dönüşüm:

    $$\log_a f(x) = b \iff f(x) = a^b \quad (f(x) > 0, \; a > 0, \; a \ne 1)$$
  • Aynı Tabanlı Eşitlik:

    $$\log_a f(x) = \log_a g(x) \iff f(x) = g(x)$$
  • Tanım Kümesi Kontrolü (Hayati Kural): Bulunan köklerin logaritmanın tanım koşullarını ($f(x) > 0$, $g(x) > 0$) sağlayıp sağlamadığı kesinlikle kontrol edilmelidir. İçini sıfır veya negatif yapan kökler çözüm kümesine dahil edilmez.

3. Üstel ve Logaritmik Eşitsizlikler

  • Üstel Eşitsizlikler ($a^{f(x)} < a^{g(x)}$):

    • $a > 1$ ise eşitsizlik yön değiştirmez:

      $$a^{f(x)} < a^{g(x)} \implies f(x) < g(x)$$
    • $0 < a < 1$ ise eşitsizlik yön değiştirir:

      $$a^{f(x)} < a^{g(x)} \implies f(x) > g(x)$$
  • Logaritmik Eşitsizlikler ($\log_a f(x) < \log_a g(x)$):

    • Öncelikle tanım koşulları yazılır: $f(x) > 0$ ve $g(x) > 0$.

    • $a > 1$ ise eşitsizlik yön değiştirmez:

      $$0 < f(x) < g(x)$$
    • $0 < a < 1$ ise eşitsizlik yön değiştirir:

      $$f(x) > g(x) > 0$$

4. Gerçek Yaşam Modellemeleri

  • Radyoaktif Bozunma ve Yarılanma: $A(t) = A_0 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{t/h}$ ($A_0$: başlangıç miktarı, $h$: yarılanma ömrü, $t$: süre).

  • Bakteri ve Nüfus Artışı: $N(t) = N_0 \cdot a^{kt}$ veya $N(t) = N_0 \cdot e^{rt}$.

  • Deprem Büyüklüğü (Richter Ölçeği): $R = \log_{10} d$ ($d$: mikron cinsinden ölçülen maksimum genlik).

  • Ses Düzeyi (Desibel): $L = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)$.

  • Kimyada pH Değeri: $\text{pH} = -\log_{10}[H^+]$ ($[H^+]$: hidrojen iyonu derişimi, mol/L).

II. BİLGİ VE KAVRAMA ODAKLI ÇÖZÜMLÜ TEST SORULARI

Soru 1

$$3^{2x – 1} = 27$$

olduğuna göre, $x$ değeri kaçtır?

A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

E) 5

Çözüm 1

Eşitliğin sağ tarafındaki 27 sayısı 3 tabanında yazılır:

$$27 = 3^3$$

Denklem düzenlenirse:

$$3^{2x – 1} = 3^3$$

Tabanlar eşit ($3$) olduğundan üsler birbirine eşitlenir:

$$2x – 1 = 3 \implies 2x = 4 \implies x = 2$$

Doğru Seçenek: B

Soru 2

$$\log_2(3x – 1) = 3$$

denkleminin çözüm kümesi aşağıdakilerden hangisidir?

A) $\{2\}$

B) $\{3\}$

C) $\{4\}$

D) $\{5\}$

E) $\{6\}$

Çözüm 2

Logaritmanın tanımı gereği üstel forma geçilir:

$$3x – 1 = 2^3$$
$$3x – 1 = 8 \implies 3x = 9 \implies x = 3$$

Tanım koşulu kontrol edilir:

$$3x – 1 > 0 \implies 3(3) – 1 = 8 > 0 \quad (\text{sağlar})$$

Çözüm kümesi $\{3\}$ olarak bulunur.

Doğru Seçenek: B

Soru 3

$$\log_3(x – 2) \le 2$$

eşitsizliğinin en geniş çözüm kümesi aşağıdakilerden hangisidir?

A) $(-\infty, 11]$

B) $(2, 11]$

C) $[2, 11]$

D) $(2, 9]$

E) $[3, 11]$

Çözüm 3

  1. Logaritmanın tanımlı olması için içi pozitif olmalıdır:

    $$x – 2 > 0 \implies x > 2$$
  2. Taban $3 > 1$ olduğundan eşitsizlik yön değiştirmez:

    $$x – 2 \le 3^2 \implies x – 2 \le 9 \implies x \le 11$$

İki koşulun kesişimi alınır:

$$2 < x \le 11 \implies (2, 11]$$

Doğru Seçenek: B

Soru 4

$$\left(\frac{1}{2}\right)^{x + 4} < \left(\frac{1}{2}\right)^{3x – 2}$$

eşitsizliğini sağlayan en büyük $x$ tam sayısı kaçtır?

A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

E) 5

Çözüm 4

Eşitsizlikte taban $a = \frac{1}{2}$ olup $0 < a < 1$ aralığındadır. Taban 0 ile 1 arasında olduğundan üsler karşılaştırılırken eşitsizlik yön değiştirir:

$$x + 4 > 3x – 2$$
$$4 + 2 > 3x – x$$
$$6 > 2x \implies x < 3$$

$x < 3$ şartını sağlayan tam sayılar kümesi $\{\dots, 0, 1, 2\}$ dir. Bu koşulu sağlayan en büyük tam sayı 2’dir.

Doğru Seçenek: B

Soru 5

Bir kimyasal çözeltideki hidrojen iyonu derişimi $[H^+] = 10^{-4}\text{ mol/L}$ olarak ölçülmüştür.

Bir çözeltinin pH değeri $\text{pH} = -\log_{10}[H^+]$ formülü ile hesaplanmaktadır.

Buna göre, bu çözeltinin pH değeri kaçtır?

A) 2

B) 3

C) 4

D) 5

E) 6

Çözüm 5

Verilen hidrojen iyon derişimi $[H^+] = 10^{-4}$ formülde yerine yazılır:

$$\text{pH} = -\log_{10}(10^{-4})$$

Kuvvet kuralı gereği üs başa katsayı olarak geçer ($\log_{10} 10 = 1$):

$$\text{pH} = -(-4) \cdot \log_{10} 10 = 4 \cdot 1 = 4$$

Doğru Seçenek: C

BİR YORUM YAZIN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.

Üstel ve Logaritmik Fonksiyonlarla İfade Edilebilen Denklem ve Eşitsizlikler Problemleri 11. Sınıf Matematik