Math Problem Statement

Solución del problema

Solution

Análisis del Problema:

Tienes un problema en el que necesitas resolver la ecuación: 4x+52922x=04^x + \frac{5}{2} - \frac{9}{2^{2x}} = 0 y luego encontrar el valor de K=2a2+2K = \sqrt{2a^2 + 2} donde 1a\frac{1}{a} es una solución de la ecuación dada.

Paso 1: Resolver la ecuación para encontrar xx

Primero, trabajemos con la ecuación: 4x+52922x=04^x + \frac{5}{2} - \frac{9}{2^{2x}} = 0 Podemos reescribir 4x4^x como (22)x=(2x)2(2^2)^x = (2^x)^2. Entonces, la ecuación se convierte en: (2x)2+529(2x)2=0(2^x)^2 + \frac{5}{2} - \frac{9}{(2^x)^2} = 0

Paso 2: Sustitución

Hacemos la sustitución y=2xy = 2^x, entonces: y2+529y2=0y^2 + \frac{5}{2} - \frac{9}{y^2} = 0 Multiplicamos toda la ecuación por 2y22y^2 para eliminar el denominador: 2y4+5y218=02y^4 + 5y^2 - 18 = 0 Hacemos una nueva sustitución z=y2z = y^2, entonces: 2z2+5z18=02z^2 + 5z - 18 = 0

Paso 3: Resolver la ecuación cuadrática

Usamos la fórmula cuadrática para resolver: z=b±b24ac2az = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} Donde a=2a = 2, b=5b = 5, y c=18c = -18. Entonces: z=5±25+1444=5±1694=5±134z = \frac{-5 \pm \sqrt{25 + 144}}{4} = \frac{-5 \pm \sqrt{169}}{4} = \frac{-5 \pm 13}{4} Esto da: z=84=2oz=184=4.5z = \frac{8}{4} = 2 \quad \text{o} \quad z = \frac{-18}{4} = -4.5 El valor negativo no es válido porque z=y20z = y^2 \geq 0. Entonces, z=2z = 2 y y2=2y^2 = 2, lo que significa y=2y = \sqrt{2}.

Paso 4: Encontrar xx

Dado que y=2xy = 2^x y y=2y = \sqrt{2}, entonces: 2x=2=21/22^x = \sqrt{2} = 2^{1/2} Por lo tanto, x=12x = \frac{1}{2}.

Como 1a=x=12\frac{1}{a} = x = \frac{1}{2}, se sigue que a=2a = 2.

Paso 5: Encontrar KK

Finalmente, se nos pide encontrar el valor de K=2a2+2K = \sqrt{2a^2 + 2}: K=2(2)2+2=2(4)+2=8+2=10K = \sqrt{2(2)^2 + 2} = \sqrt{2(4) + 2} = \sqrt{8 + 2} = \sqrt{10} La opción más cercana en la lista dada (2, 4, 6, 1) sería:

  • Aproximando 103.16\sqrt{10} \approx 3.16, lo más cercano a esta aproximación sería B) 4.

Respuesta final: B) 4


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  5. ¿Cómo simplificar expresiones con exponentes y raíces?
  6. ¿Qué significa hacer sustituciones en ecuaciones complejas?
  7. ¿Cómo se verifica si una solución es válida en el contexto de una ecuación?
  8. ¿Cuál es la importancia de aproximar raíces cuadradas en problemas reales?

Consejo: Cuando trabajes con ecuaciones cuadráticas, siempre verifica las soluciones para asegurar que todas las condiciones se cumplan correctamente.

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