Menyelesaikan Persamaan Logaritma

Menyelesaikan Persamaan Logaritma

Bentuk: \({}^{a}\!\log f(x) = {}^{a}\!\log p\)

dengan \(a > 0\) dan \(a \neq 1\)

Materi Pembelajaran

🔍 Kegiatan 1: Mengamati

Perhatikan persamaan-persamaan berikut:

  1. \({}^{2}\!\log x = {}^{2}\!\log 8\)
  2. \({}^{3}\!\log (x+1) = {}^{3}\!\log 9\)
  3. \({}^{5}\!\log (2x-3) = {}^{5}\!\log 7\)

Amati bahwa ketiga persamaan di atas memiliki basis yang sama di kedua ruas. Apa yang dapat kamu simpulkan tentang hubungan antara numerus di ruas kiri dan numerus di ruas kanan?

❓ Kegiatan 2: Menanya

Dari pengamatan di atas, muncul pertanyaan:

  • Jika \({}^{a}\!\log f(x) = {}^{a}\!\log p\), apakah berarti \(f(x) = p\)?
  • Apakah ada syarat tambahan yang harus dipenuhi?
  • Mengapa basis \(a\) harus positif dan tidak boleh sama dengan 1?

💡 Kegiatan 3: Menalar

Mari kita pahami konsep dasarnya secara mendalam.

📌 Sifat Dasar Logaritma

Fungsi logaritma \(y = {}^{a}\!\log x\) adalah fungsi satu-satu (injektif), artinya:

Jika \({}^{a}\!\log A = {}^{a}\!\log B\), maka \(A = B\)

dengan syarat \(A > 0\) dan \(B > 0\).

Prinsip Penyelesaian

Untuk persamaan berbentuk:

\[{}^{a}\!\log f(x) = {}^{a}\!\log p\]

dengan \(a > 0,\ a \neq 1\), maka penyelesaiannya adalah:

\[f(x) = p\]

⚠️ Syarat yang WAJIB Dipenuhi

Setelah mendapatkan nilai \(x\), kita harus memeriksa syarat berikut:

No Syarat Keterangan
1 \(f(x) > 0\) Numerus harus positif
2 \(p > 0\) Numerus ruas kanan harus positif
3 \(a > 0,\ a \neq 1\) Basis harus positif dan bukan 1

Mengapa Syarat Ini Penting?

  • Numerus harus positif: Logaritma hanya terdefinisi untuk bilangan positif. \({}^{a}\!\log x\) tidak ada jika \(x \leq 0\).
  • Basis harus positif dan bukan 1: Jika \(a = 1\), maka \(1^y = 1\) untuk semua \(y\), sehingga logaritma tidak unik.

🖊️ Kegiatan 4: Mencoba

Coba selesaikan persamaan berikut dengan langkah-langkah yang telah dipelajari:

Selesaikan: \({}^{2}\!\log (3x – 5) = {}^{2}\!\log 7\)

Langkah 1: Karena basis sama, samakan numerus: \(3x – 5 = 7\)

Langkah 2: Selesaikan: \(3x = 12\), maka \(x = 4\)

Langkah 3: Cek syarat: \(f(x) = 3(4) – 5 = 7 > 0\) ✓

Jadi, \(x = 4\) memenuhi. ✓

📢 Kegiatan 5: Mengkomunikasikan

Rangkuman langkah penyelesaian persamaan \({}^{a}\!\log f(x) = {}^{a}\!\log p\):

  1. Pastikan basis kedua ruas sama.
  2. Samakan numerus: tuliskan \(f(x) = p\).
  3. Selesaikan persamaan \(f(x) = p\) untuk mendapatkan nilai \(x\).
  4. Periksa syarat: substitusi nilai \(x\) ke \(f(x)\) dan pastikan \(f(x) > 0\).
  5. Tuliskan himpunan penyelesaian.

Contoh Soal Mudah

MUDAH
Contoh 1: \({}^{3}\!\log x = {}^{3}\!\log 27\)

Penyelesaian:

Basis kedua ruas sama (basis 3), maka:

\(x = 27\)

Cek syarat: \(x = 27 > 0\) ✓

HP = {27}

Contoh 2: \({}^{2}\!\log (x+1) = {}^{2}\!\log 5\)

Penyelesaian:

Basis sama (basis 2), samakan numerus:

\(x + 1 = 5\)

\(x = 4\)

Cek syarat: \(f(x) = 4 + 1 = 5 > 0\) ✓

HP = {4}

Contoh 3: \({}^{5}\!\log (2x) = {}^{5}\!\log 10\)

Penyelesaian:

Basis sama (basis 5), samakan numerus:

\(2x = 10\)

\(x = 5\)

Cek syarat: \(f(x) = 2(5) = 10 > 0\) ✓

HP = {5}

Contoh 4: \({}^{4}\!\log (x – 3) = {}^{4}\!\log 1\)

Penyelesaian:

Basis sama (basis 4), samakan numerus:

\(x – 3 = 1\)

\(x = 4\)

Cek syarat: \(f(x) = 4 – 3 = 1 > 0\) ✓

HP = {4}

Contoh 5: \({}^{10}\!\log (3x + 2) = {}^{10}\!\log 17\)

Penyelesaian:

Basis sama (basis 10), samakan numerus:

\(3x + 2 = 17\)

\(3x = 15\)

\(x = 5\)

Cek syarat: \(f(x) = 3(5) + 2 = 17 > 0\) ✓

HP = {5}

Contoh Soal Sedang

SEDANG
Contoh 1: \({}^{2}\!\log (x^2 – 3x) = {}^{2}\!\log 4\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 – 3x = 4\)

\(x^2 – 3x – 4 = 0\)

\((x-4)(x+1) = 0\)

\(x = 4\) atau \(x = -1\)

Cek syarat \(f(x) > 0\):

  • \(x = 4\): \(f(4) = 16 – 12 = 4 > 0\) ✓
  • \(x = -1\): \(f(-1) = 1 + 3 = 4 > 0\) ✓

HP = {-1, 4}

Contoh 2: \({}^{3}\!\log (x^2 + 2x) = {}^{3}\!\log (x + 6)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 + 2x = x + 6\)

\(x^2 + x – 6 = 0\)

\((x+3)(x-2) = 0\)

\(x = -3\) atau \(x = 2\)

Cek syarat:

  • \(x = -3\): \(f(-3) = 9 – 6 = 3 > 0\) ✓ dan \(g(-3) = -3+6 = 3 > 0\) ✓
  • \(x = 2\): \(f(2) = 4 + 4 = 8 > 0\) ✓ dan \(g(2) = 2+6 = 8 > 0\) ✓

HP = {-3, 2}

Contoh 3: \({}^{2}\!\log (x^2 – 5x + 6) = {}^{2}\!\log (x – 1)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 – 5x + 6 = x – 1\)

\(x^2 – 6x + 7 = 0\)

Gunakan rumus abc: \(x = \frac{6 \pm \sqrt{36-28}}{2} = \frac{6 \pm \sqrt{8}}{2} = \frac{6 \pm 2\sqrt{2}}{2} = 3 \pm \sqrt{2}\)

Cek syarat untuk \(x = 3 + \sqrt{2} \approx 4{,}41\):

  • \(f(x) = (4{,}41)^2 – 5(4{,}41) + 6 \approx 3{,}41 > 0\) ✓
  • \(g(x) = 4{,}41 – 1 = 3{,}41 > 0\) ✓

Cek syarat untuk \(x = 3 – \sqrt{2} \approx 1{,}59\):

  • \(f(x) = (1{,}59)^2 – 5(1{,}59) + 6 \approx 0{,}59 > 0\) ✓
  • \(g(x) = 1{,}59 – 1 = 0{,}59 > 0\) ✓

HP = {\(3 – \sqrt{2},\ 3 + \sqrt{2}\)}

Contoh 4: \({}^{5}\!\log (x^2 – 4) = {}^{5}\!\log (4x – 7)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 – 4 = 4x – 7\)

\(x^2 – 4x + 3 = 0\)

\((x-1)(x-3) = 0\)

\(x = 1\) atau \(x = 3\)

Cek syarat:

  • \(x = 1\): \(f(1) = 1 – 4 = -3 < 0\) ✗ (tidak memenuhi)
  • \(x = 3\): \(f(3) = 9 – 4 = 5 > 0\) ✓ dan \(g(3) = 12 – 7 = 5 > 0\) ✓

HP = {3}

Contoh 5: \({}^{2}\!\log (2x+1) = {}^{2}\!\log (x^2 – 2x + 3)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(2x + 1 = x^2 – 2x + 3\)

\(x^2 – 4x + 2 = 0\)

\(x = \frac{4 \pm \sqrt{16-8}}{2} = \frac{4 \pm 2\sqrt{2}}{2} = 2 \pm \sqrt{2}\)

Cek syarat untuk \(x = 2 + \sqrt{2} \approx 3{,}41\):

  • \(f(x) = 2(3{,}41)+1 = 7{,}83 > 0\) ✓

Cek syarat untuk \(x = 2 – \sqrt{2} \approx 0{,}59\):

  • \(f(x) = 2(0{,}59)+1 = 2{,}17 > 0\) ✓

HP = {\(2 – \sqrt{2},\ 2 + \sqrt{2}\)}

Contoh Soal Sulit

SULIT
Contoh 1: \({}^{2}\!\log (x^2 – 3x + 2) = {}^{2}\!\log (2x^2 – 7x + 6)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 – 3x + 2 = 2x^2 – 7x + 6\)

\(0 = x^2 – 4x + 4\)

\(0 = (x-2)^2\)

\(x = 2\)

Cek syarat:

  • \(f(2) = 4 – 6 + 2 = 0\) → Numerus = 0, TIDAK memenuhi! ✗

HP = {} (himpunan kosong)

Catatan: Meskipun perhitungan aljabar menghasilkan \(x=2\), syarat numerus positif tidak terpenuhi.

Contoh 2: \({}^{3}\!\log (x^2 – 9) = {}^{3}\!\log (2x + 6)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 – 9 = 2x + 6\)

\(x^2 – 2x – 15 = 0\)

\((x-5)(x+3) = 0\)

\(x = 5\) atau \(x = -3\)

Cek syarat:

  • \(x = 5\): \(f(5) = 25-9 = 16 > 0\) ✓ dan \(g(5) = 10+6 = 16 > 0\) ✓
  • \(x = -3\): \(f(-3) = 9-9 = 0\) → Numerus = 0 ✗

HP = {5}

Contoh 3: \({}^{2}\!\log \left(\frac{x+3}{x-1}\right) = {}^{2}\!\log 2\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(\frac{x+3}{x-1} = 2\)

\(x + 3 = 2(x-1)\)

\(x + 3 = 2x – 2\)

\(5 = x\), maka \(x = 5\)

Cek syarat: Numerus \(= \frac{5+3}{5-1} = \frac{8}{4} = 2 > 0\) ✓

Cek penyebut: \(x – 1 = 4 \neq 0\) ✓

HP = {5}

Contoh 4: \({}^{4}\!\log (x^2 + 6x + 8) = {}^{4}\!\log (3x + 12)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 + 6x + 8 = 3x + 12\)

\(x^2 + 3x – 4 = 0\)

\((x+4)(x-1) = 0\)

\(x = -4\) atau \(x = 1\)

Cek syarat:

  • \(x = -4\): \(f(-4) = 16 – 24 + 8 = 0\) → Numerus = 0 ✗
  • \(x = 1\): \(f(1) = 1 + 6 + 8 = 15 > 0\) ✓ dan \(g(1) = 3 + 12 = 15 > 0\) ✓

HP = {1}

Contoh 5: \({}^{2}\!\log (x^2 – x – 2) = {}^{2}\!\log (x^2 + 2x – 8)\)

Penyelesaian:

Samakan numerus: \(x^2 – x – 2 = x^2 + 2x – 8\)

\(-x – 2 = 2x – 8\)

\(6 = 3x\)

\(x = 2\)

Cek syarat:

  • \(f(2) = 4 – 2 – 2 = 0\) → Numerus = 0 ✗

HP = {} (himpunan kosong)

Perhatikan bahwa \(x^2 – x – 2 = (x-2)(x+1)\), sehingga saat \(x=2\), numerus bernilai 0.

Latihan Soal Mudah

MUDAH
1. Selesaikan: \({}^{2}\!\log x = {}^{2}\!\log 16\)
2. Selesaikan: \({}^{3}\!\log (x – 2) = {}^{3}\!\log 7\)
3. Selesaikan: \({}^{5}\!\log (4x) = {}^{5}\!\log 20\)
4. Selesaikan: \({}^{7}\!\log (x + 5) = {}^{7}\!\log 12\)
5. Selesaikan: \({}^{10}\!\log (2x – 1) = {}^{10}\!\log 9\)

Latihan Soal Sedang

SEDANG
1. Selesaikan: \({}^{2}\!\log (x^2 – 4x) = {}^{2}\!\log 5\)
2. Selesaikan: \({}^{3}\!\log (x^2 + x) = {}^{3}\!\log (2x + 2)\)
3. Selesaikan: \({}^{2}\!\log (x^2 – 1) = {}^{2}\!\log (3x – 1)\)
4. Selesaikan: \({}^{5}\!\log (x^2 + 3x – 10) = {}^{5}\!\log (2x + 5)\)
5. Selesaikan: \({}^{4}\!\log (2x^2 – x) = {}^{4}\!\log (x + 6)\)

Latihan Soal Sulit

SULIT
1. Selesaikan: \({}^{2}\!\log (x^2 – 4x + 3) = {}^{2}\!\log (2x – 3)\)
2. Selesaikan: \({}^{3}\!\log \left(\frac{x^2 – 1}{x + 2}\right) = {}^{3}\!\log (x – 1)\)
3. Selesaikan: \({}^{2}\!\log (x^2 + 5x + 6) = {}^{2}\!\log (x^2 – x – 6)\)
4. Selesaikan: \({}^{5}\!\log (x^2 – 2x – 3) = {}^{5}\!\log (3x + 1)\)
5. Selesaikan: \({}^{2}\!\log \left(\frac{x^2 + 2x}{x – 3}\right) = {}^{2}\!\log (x + 4)\)
© Materi Matematika — Persamaan Logaritma

By admin

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

You cannot copy content of this page