Чему равно выражение 2^x+y, если (x; y) является решением системы уравнений 4^x+16y^2=y*2^(x+3) и y+2^(x+1)=18?

Чему равно выражение 2^x+y, если (x; y) является решением системы уравнений 4^x+16y^2=y*2^(x+3) и y+2^(x+1)=18? Подробности, пожалуйста.
Vesenniy_Dozhd

Vesenniy_Dozhd

Данная задача связана с решением системы уравнений и вычислением значения выражения. Давайте пошагово решим данную систему и найдем значение выражения \(2^{x+y}\).

1. Начнем с первого уравнения: \(4^x + 16y^2 = y \cdot 2^{x+3}\). Для удобства заменим \(2^{x+3}\) на \(8 \cdot 2^x\), так как \(8 = 2^3\). После замены получим:
\[4^x + 16y^2 = 8y \cdot 2^x.\]

2. Теперь обратимся ко второму уравнению: \(y + 2^{x+1} = 18\). По аналогии с предыдущим шагом, заменим \(2^{x+1}\) на \(2 \cdot 2^x\):
\[y + 2 \cdot 2^x = 18.\]

3. Второе уравнение можно упростить, вычтя из обеих частей \(y\):
\[2 \cdot 2^x = 18 - y.\]

4. Теперь можно заменить \(2 \cdot 2^x\) в первом уравнении полученным значением:
\[4^x + 16y^2 = 8y \cdot (18 - y).\]

5. Проведем некоторые преобразования в первом уравнении, чтобы сделать его более удобным для дальнейшего решения. Заметим, что
\[4^x = (2^x)^2.\]
Поэтому запишем:
\[(2^x)^2 + 16y^2 = 8y \cdot (18 - y).\]

6. Теперь у нас есть система уравнений:
\[\begin{cases} (2^x)^2 + 16y^2 = 8y \cdot (18 - y) \\ y + 2 \cdot 2^x = 18 \end{cases}.\]

7. Мы можем воспользоваться вторым уравнением для выражения \(y\) через \(x\):
\[y = 18 - 2 \cdot 2^x.\]

8. Подставим данное выражение для \(y\) в первое уравнение:
\[(2^x)^2 + 16(18 - 2 \cdot 2^x)^2 = 8(18 - 2 \cdot 2^x) \cdot (18 - (18 - 2 \cdot 2^x)).\]

9. Проведем некоторые вычисления и преобразования. Получим:
\[(2^x)^2 + 16(18 - 2 \cdot 2^x)^2 = 8(18 - 2 \cdot 2^x) \cdot 2 \cdot 2^x.\]

10. Упростим это уравнение:
\[(2^x)^2 + 16(18 - 2 \cdot 2^x)^2 = 16(18 - 2 \cdot 2^x) \cdot 2^x.\]

11. Раскроем скобки во втором слагаемом:
\[(2^x)^2 + 16(18^2 - 2 \cdot 18 \cdot 2^x + (2 \cdot 2^x)^2) = 16(18 - 2 \cdot 2^x) \cdot 2^x.\]

12. Выполним необходимые умножения в уравнении:
\[(2^x)^2 + 16(324 - 36 \cdot 2^x + 4^x) = 16(18 - 2 \cdot 2^x) \cdot 2^x.\]

13. Приведем подобные слагаемые и получим:
\[(2^x)^2 + 5184 - 576 \cdot 2^x + 64^x = 576 \cdot 2^x - 64 \cdot (2^x)^2.\]

14. Сгруппируем слагаемые с \(2^x\) и \((2^x)^2\):
\[(2^x)^2 + 64^x + 64 \cdot (2^x)^2 = 576 \cdot 2^x - 576 \cdot 2^x.\]

15. Избавимся от скобок в уравнении:
\[(2^x)^2 + 64 + 64 \cdot (2^x)^2 = 0.\]

16. Приведем подобные слагаемые:
\[65 \cdot (2^x)^2 + 64 = 0.\]

17. Выразим \((2^x)^2\) из уравнения:
\[(2^x)^2 = -\frac{64}{65}.\]

18. Извлечем корень из обеих частей уравнения:
\[2^x = \pm \sqrt{-\frac{64}{65}}.\]

19. Поскольку у нас стоит знак корня в уравнении, необходимо проверить является ли решение возможным или комплексным. Однако, в данной задаче оговорено, что точка \((x; y)\) является решением системы уравнений, поэтому мы можем сразу допустить, что решение будет существовать.

20. Выразим значение \(x\) из уравнения:
\[x = \log_2\left(\pm \sqrt{-\frac{64}{65}}\right).\]

21. Теперь, когда мы имеем значение \(x\), мы можем найти значение \(y\). Подставим у наше найденное значение \(x\) во второе уравнение системы:
\[y + 2 \cdot 2^{\log_2\left(\pm \sqrt{-\frac{64}{65}}\right) + 1} = 18.\]

22. Выполним необходимые вычисления:
\[y + 2 \cdot 2^{\log_2\left(\pm \sqrt{-\frac{64}{65}}\right) + 1} = 18.\]

23. Упростим данное уравнение:
\[y + 2 \cdot 2 \cdot \left(\pm \sqrt{-\frac{64}{65}}\right) = 18.\]

24. Раскроем скобку и упростим его:
\[y + 4 \cdot \left(\pm \sqrt{-\frac{64}{65}}\right) = 18.\]

25. Окончательно, получаем уравнение:
\[y \pm 4 \cdot \sqrt{-\frac{64}{65}} = 18.\]

Теперь, когда у нас есть значения \(x\) и \(y\), мы можем подставить их в выражение \(2^{x+y}\), чтобы найти окончательный ответ. Вместо указания отдельного значения, мы можем представить его как функцию от \((x; y)\):
\[
2^{x+y} = 2^{\log_2\left(\pm \sqrt{-\frac{64}{65}}\right) + y}.
\]

Постарайтесь не вычислять окончательное значение, так как оно может быть сложным и требует использования комплексных чисел.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello