Ii
MATU • Algebra
MATU_LOG_028
Problema escaneado (sistema de logaritmos)
Enunciado
Dar el valor de $z$, tras resolver el sistema:
$$ \begin{cases} \log_{2}x+\log_{4}y+\log_{4}z=2 \\ \log_{3}y+\log_{9}z+\log_{9}x=2 \\ \log_{4}z+\log_{16}x+\log_{16}y=2 \end{cases} $$
Opciones:
$$ \begin{array}{lllll} \text{(A) } \frac{3}{2} & \text{(B) } \frac{32}{3} & \text{(C) } \frac{2}{3} & \text{(D) } \frac{5}{6} & \text{(E) } \frac{27}{8} \end{array} $$
$$ \begin{cases} \log_{2}x+\log_{4}y+\log_{4}z=2 \\ \log_{3}y+\log_{9}z+\log_{9}x=2 \\ \log_{4}z+\log_{16}x+\log_{16}y=2 \end{cases} $$
Opciones:
$$ \begin{array}{lllll} \text{(A) } \frac{3}{2} & \text{(B) } \frac{32}{3} & \text{(C) } \frac{2}{3} & \text{(D) } \frac{5}{6} & \text{(E) } \frac{27}{8} \end{array} $$
Solución Paso a Paso
Datos del problema
El sistema presenta logaritmos con bases que son potencias entre sí ($2$ y $4$, $3$ y $9$, $4$ y $16$).
Propiedad fundamental aplicada
Usaremos $\log_{a^k} u = \frac{1}{k} \log_a u$.
Paso 1: Unificación de bases
Reducimos cada ecuación a una sola base y eliminamos el logaritmo:
Paso 2: Multiplicación de las tres ecuaciones
Multiplicamos los resultados obtenidos:
$$ \begin{aligned} (x^2 yz) \cdot (y^2 zx) \cdot (z^2 xy) &= 16 \cdot 81 \cdot 256 \\ x^4 y^4 z^4 &= (2^4) \cdot (3^4) \cdot (4^4) \\ (xyz)^4 &= (2 \cdot 3 \cdot 4)^4 \\ xyz &= 24 \quad \text{--- (Relación Producto)} \end{aligned} $$
Visualización de las relaciones de potencia:
$$ \begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Ecuación} & \text{Forma Exponencial} & \text{Valor} \\ \hline (1) & x(xyz) = 16z & \text{Inconcluso} \\ (1) \cdot (2) \cdot (3) & (xyz)^4 & 24^4 \\ \hline \end{array} $$
Paso 3: Cálculo de $z$
Dividimos la tercera ecuación simplificada entre el producto total o despejamos:
Sabemos que $z^2 xy = 256$. Podemos reescribirlo como:
$$ \begin{aligned} z \cdot (xyz) &= 256 \\ z \cdot (24) &= 256 \\ z &= \frac{256}{24} \end{aligned} $$
Simplificando por 8:
$$ z = \frac{32}{3} $$
Resultado final
$$ \boxed{z = \frac{32}{3}} $$
El sistema presenta logaritmos con bases que son potencias entre sí ($2$ y $4$, $3$ y $9$, $4$ y $16$).
Propiedad fundamental aplicada
Usaremos $\log_{a^k} u = \frac{1}{k} \log_a u$.
Paso 1: Unificación de bases
Reducimos cada ecuación a una sola base y eliminamos el logaritmo:
- Ecuación 1: $\log_2 x + \frac{1}{2}\log_2 y + \frac{1}{2}\log_2 z = 2 \implies \log_2(x \sqrt{yz}) = 2 \implies x^2 yz = 2^4 = 16$
- Ecuación 2: $\log_3 y + \frac{1}{2}\log_3 z + \frac{1}{2}\log_3 x = 2 \implies \log_3(y \sqrt{zx}) = 2 \implies y^2 zx = 3^4 = 81$
- Ecuación 3: $\log_4 z + \frac{1}{2}\log_4 x + \frac{1}{2}\log_4 y = 2 \implies \log_4(z \sqrt{xy}) = 2 \implies z^2 xy = 4^4 = 256$
Paso 2: Multiplicación de las tres ecuaciones
Multiplicamos los resultados obtenidos:
$$ \begin{aligned} (x^2 yz) \cdot (y^2 zx) \cdot (z^2 xy) &= 16 \cdot 81 \cdot 256 \\ x^4 y^4 z^4 &= (2^4) \cdot (3^4) \cdot (4^4) \\ (xyz)^4 &= (2 \cdot 3 \cdot 4)^4 \\ xyz &= 24 \quad \text{--- (Relación Producto)} \end{aligned} $$
Visualización de las relaciones de potencia:
$$ \begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Ecuación} & \text{Forma Exponencial} & \text{Valor} \\ \hline (1) & x(xyz) = 16z & \text{Inconcluso} \\ (1) \cdot (2) \cdot (3) & (xyz)^4 & 24^4 \\ \hline \end{array} $$
Paso 3: Cálculo de $z$
Dividimos la tercera ecuación simplificada entre el producto total o despejamos:
Sabemos que $z^2 xy = 256$. Podemos reescribirlo como:
$$ \begin{aligned} z \cdot (xyz) &= 256 \\ z \cdot (24) &= 256 \\ z &= \frac{256}{24} \end{aligned} $$
Simplificando por 8:
$$ z = \frac{32}{3} $$
Resultado final
$$ \boxed{z = \frac{32}{3}} $$