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Equações Logarítmicas: Domínio, Regras e Soluções

Aprenda a resolver equações logarítmicas com condições de existência, propriedades dos logaritmos e conferência de raízes, usando exemplos e exercícios.

O que você vai aprender

  • Definir as condições de existência antes de manipular logaritmos
  • Usar equivalência exponencial, igualdade de logs e propriedades válidas
  • Descartar raízes que não pertencem ao domínio da equação original

Entenda o assunto

Aprenda a resolver equações logarítmicas com condições de existência, propriedades dos logaritmos e conferência de raízes, usando exemplos e exercícios.

Nesta aula, cada transformação algébrica é acompanhada das condições que a tornam válida. Compare os exemplos resolvidos com os exercícios e confira as soluções na expressão de partida.

Reconhecendo uma equação logarítmica

Uma equação logarítmica contém uma expressão com logaritmo que depende da incógnita, como log₂(x−1)=3. O objetivo é encontrar os valores reais de x para os quais todos os logaritmos envolvidos existem e a igualdade vale.

Em geral, o caminho é converter um logaritmo em potência, comparar argumentos de logaritmos de mesma base ou condensar expressões pela propriedade do produto. Cada etapa depende das restrições de domínio.

A condição de existência vem primeiro

Antes de resolver, imponha que cada argumento logarítmico seja estritamente positivo. Em log₃(x)+log₃(x−2)=1, são necessárias simultaneamente x>0 e x−2>0, o que resulta em x>2.

Essa condição não pode ser ignorada depois de transformar a equação em um polinômio. Uma raiz algébrica que viole o domínio não é solução da equação logarítmica inicial.

Conversão para a forma exponencial

A equivalência logₐ(U)=k ⇔ U=aᵏ é válida para a>0, a≠1 e U>0. Esse método é o mais direto quando há apenas um logaritmo igualado a um número real.

Por exemplo, log₂(x−1)=3 exige x−1>0. Converter para a forma exponencial dá x−1=2³=8, então x=9, que satisfaz a condição x>1.

Comparando logaritmos de mesma base

Como logₐ é injetiva, logₐ(U)=logₐ(V) equivale a U=V, desde que U>0 e V>0. Não é correto igualar argumentos de bases diferentes sem uma transformação que justifique isso.

Na igualdade log₅(2x+1)=log₅(7), temos 2x+1=7 e x=3. A condição do primeiro logaritmo é x>−1/2, portanto a resposta encontrada permanece válida.

Propriedade do produto com domínio

Se U>0 e V>0, vale logₐ(U)+logₐ(V)=logₐ(UV). Assim, duas parcelas de mesma base podem se tornar um único logaritmo e facilitar a resolução.

Em log₃(x)+log₃(x−2)=1, o produto é x(x−2) e a igualdade vira x²−2x=3. A quadrática dá x=3 ou x=−1, mas a restrição x>2 permite apenas x=3.

Propriedade do quociente

Quando U>0 e V>0, temos logₐ(U)−logₐ(V)=logₐ(U/V). A condição V>0 não é uma consequência automática de U/V>0; ela deve ser registrada a partir da expressão original.

Por exemplo, log₂(x+1)−log₂(x−1)=1 exige x>1. Convertendo o quociente em potência, (x+1)/(x−1)=2, daí x+1=2x−2 e x=3.

Cuidado com a propriedade da potência

É comum usar logₐ(U²)=2·logₐ(U), mas a igualdade só faz sentido com U>0 na expressão da direita. A expressão original logₐ(U²) pode existir também quando U<0.

Em log₂(x²)=4, a condição é x≠0. A conversão x²=16 produz x=4 ou x=−4, ambas válidas. Usar 2log₂(x) sem restrição excluiria incorretamente a solução negativa.

Bases menores do que um

A conversão logₐ(U)=k ⇔ U=aᵏ também vale para 0<a<1. A particularidade da base pequena aparece em desigualdades e nos gráficos decrescentes, não na equivalência básica de equações.

Por exemplo, log₁/₂(x)=−2 resulta em x=(1/2)⁻²=4. A verificação é simples: (1/2) elevado a −2 produz 4, um argumento positivo.

Conferindo soluções estranhas

Ao condensar logaritmos e resolver equações algébricas, podem surgir candidatos que violem as condições dos argumentos iniciais. Nesses casos, dizemos que as raízes são inválidas para a equação de partida.

No exemplo x(x−2)=3, o candidato x=−1 torna log₃(x) indefinido nos reais. A etapa de conferir domínio não é opcional nem substituída pela conferência da igualdade polinomial.

Estratégia geral e falhas frequentes

Primeiro anote todas as desigualdades para os argumentos. Em seguida, escolha uma transformação legítima: forma exponencial, igualdade de logaritmos ou regras do produto e do quociente. Resolva e teste no problema inicial.

Evite separar logₐ(U+V) em uma soma de logaritmos e jamais elimine logaritmos apenas porque as bases se parecem. A coerência da base, a positividade dos argumentos e a checagem final garantem uma solução confiável.

Passo a passo

  1. 01

    Registre todas as condições argumento>0 da equação original.

  2. 02

    Transforme para forma exponencial ou condense logs de mesma base quando permitido.

  3. 03

    Resolva a equação obtida e mantenha apenas raízes no domínio inicial.

FÓRMULA E RESUMO
logₐ(U)=k ⇔ U=aᵏ (U>0); logₐ(U)+logₐ(V)=logₐ(UV), para U>0 e V>0

Exemplos resolvidos

Veja como aplicar o conceito a situações concretas.

EXEMPLO 1

Um logaritmo igual a número

log₂(x−1)=3 ⇒ x−1=8 ⇒ x=9. A condição x>1 é atendida, então a resposta é válida.

EXEMPLO 2

Logaritmos de mesma base

log₅(2x+1)=log₅(7) ⇒ 2x+1=7 ⇒ x=3; conferir 2x+1=7>0.

EXEMPLO 3

Soma e domínio

log₃(x)+log₃(x−2)=1 impõe x>2. Pelo produto, x(x−2)=3 ⇒ x=3 ou −1. Só 3 pertence ao domínio.

EXEMPLO 4

Diferença de logaritmos

log₂(x+1)−log₂(x−1)=1, com x>1. A fração (x+1)/(x−1)=2 leva a x=3, que é permitido.

EXEMPLO 5

Um quadrado dentro do argumento

log₂(x²)=4 ⇒ x²=16 ⇒ x=±4. Os dois candidatos satisfazem x²>0 e são soluções.

EXEMPLO 6

Base entre zero e um

log₁/₂(x)=−2 ⇒ x=(1/2)⁻²=4, que é positivo e satisfaz a equação.

EXEMPLO 7

Soma de dois fatores positivos

log₂(x−1)+log₂(x+1)=3 impõe x>1. Então x²−1=8, isto é x²=9, e apenas x=3 passa na condição.

O que vale lembrar

AGORA É COM VOCÊ

Hora de praticar

Escolha uma resposta para cada questão e confira a explicação.

QUESTÃO 01Uma alternativa correta

Resolva log₂(x−1)=3.

Alternativas da questão 1
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Resposta: B — x=9. A condição x−1>0 exige x>1. Em forma exponencial, x−1=2³=8, logo x=9, que está no domínio.

QUESTÃO 02Uma alternativa correta

Qual é a condição de existência de log₃(x)+log₃(x−2)?

Alternativas da questão 2
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Resposta: A — x>2. O primeiro argumento exige x>0 e o segundo exige x−2>0, isto é x>2. A interseção das duas condições resulta em x>2.

QUESTÃO 03Uma alternativa correta

Resolva log₅(2x+1)=log₅(7).

Alternativas da questão 3
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Resposta: D — x=3. Por terem a mesma base válida e argumentos positivos, os logaritmos são iguais quando 2x+1=7. A solução x=3 respeita o domínio.

QUESTÃO 04Uma alternativa correta

Resolva log₃(x)+log₃(x−2)=1.

Alternativas da questão 4
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Resposta: C — x=3. O domínio exige x>2. A regra do produto leva a x²−2x−3=0, com raízes 3 e −1; descartamos −1 por tornar argumentos não positivos.

QUESTÃO 05Uma alternativa correta

Resolva log₂(x+1)−log₂(x−1)=1.

Alternativas da questão 5
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Resposta: B — x=3. Primeiro imponha x>1. Depois escreva log₂((x+1)/(x−1))=1 e iguale a fração a 2. Isso dá x=3, valor permitido.

QUESTÃO 06Uma alternativa correta

Quais valores satisfazem log₂(x²)=4?

Alternativas da questão 6
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Resposta: A — x=−4 ou x=4. O argumento é x², que é positivo sempre que x≠0. Assim x²=2⁴=16 fornece x=±4, ambos pertencentes ao domínio inicial.

QUESTÃO 07Uma alternativa correta

Resolva log₁/₂(x)=−2.

Alternativas da questão 7
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Resposta: D — x=4. A definição de logaritmo dá x=(1/2)^(−2)=2²=4. A resposta é positiva, atendendo à condição de existência.

QUESTÃO 08Uma alternativa correta

Resolva log₄(x)=1/2.

Alternativas da questão 8
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Resposta: C — x=2. Converter o logaritmo em potência fornece x=4^(1/2)=√4=2. A verificação confirma que log₄(2)=1/2.

QUESTÃO 09Uma alternativa correta

Resolva log₂(x+3)=log₂(2x−1).

Alternativas da questão 9
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Resposta: B — x=4. Os argumentos exigem x>−3 e x>1/2, então x>1/2. Igualar x+3=2x−1 produz x=4, que satisfaz as condições.

QUESTÃO 10Uma alternativa correta

Resolva log₂(x−1)+log₂(x+1)=3.

Alternativas da questão 10
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Resposta: A — x=3. O domínio é x>1. A regra do produto dá x²−1=8, logo x=±3. Somente x=3 pertence ao domínio da equação original.

Perguntas frequentes: Equações Logarítmicas

Por que preciso conferir as raízes?

Uma transformação algébrica pode produzir valores que tornam algum argumento nulo ou negativo, inválidos nos logaritmos reais.

Posso somar logaritmos com bases diferentes?

As propriedades usuais de produto e quociente exigem a mesma base válida. Bases diferentes precisam ser convertidas corretamente antes.

É válido resolver logₐ(U)=logₐ(V) comparando U e V?

Sim, desde que a base seja a mesma, positiva e diferente de 1, e que ambos os argumentos sejam positivos.

A equação log₂(x²)=4 tem duas raízes?

Sim. Como o argumento é x², tanto x=4 quanto x=−4 produzem 16 e satisfazem a condição de existência.

O logaritmo de um número negativo pode ser real?

Não no contexto real usado aqui. Um argumento negativo ou nulo torna o logaritmo indefinido, mesmo após simplificações algébricas.

Como identificar um erro ao condensar logaritmos?

Revise as condições de positividade de cada argumento original, pois o sinal do produto sozinho não garante a validade das parcelas.

Fontes e referências

Estas fontes ajudam a aprofundar os conceitos apresentados nesta aula. As explicações e os exemplos do UNVRST foram redigidos de forma independente.

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