Aplicación de la composición b^(log_b x) para recuperar x

M2 — PAES electiva Avanzada

Resumen inicial

La aplicación de la composición dual $b^{\log_b(x)} = x$ establece la propiedad cancelativa para todo $x > 0$, donde la base exponencial elevada a su propio logaritmo anula el operador trascendente y recupera idénticamente el argumento positivo original.

Explicación en palabras simples

La aplicación de la composición dual $b^{\log_b(x)} = x$ establece la propiedad cancelativa para todo $x > 0$, donde la base exponencial elevada a su propio logaritmo anula el operador trascendente y recupera idénticamente el argumento positivo original

Esta es la propiedad inversa de la anterior: elevar una base a su propio logaritmo:

$$\mathbf{b}^{\log_{\mathbf{b}}(\mathbf{x})} = \mathbf{x} \quad (\text{Válido para todo } x > 0)$$

  • ¿Cómo se lee?
  • "Si elevamos la base $b$ al exponente que se necesita para dar $x$... ¡el resultado obviamente es $x$!".
  • Ejemplos súper directos:
  • $2^{\log_2(\mathbf{8})} = \mathbf{8}$.
  • $10^{\log(\mathbf{45})} = \mathbf{45}$.
  • $e^{\ln(\mathbf{x})} = \mathbf{x}$.
  • ¡Cuidado con la trampa! No debe haber números multiplicando en medio. Si tienes $3^{2\log_3(x)}$, primero subes el 2 como exponente: $3^{\log_3(x^2)} = \mathbf{x^2}$.

Explicación formal

Sea $b \in \mathbb{R}^+ \setminus \{1\}$ y sea $x \in \mathbb{R}^+ = ]0, +\infty[$. Por definición de la composición de la aplicación directa con su inversa $(\exp_b \circ \exp_b^{-1}): \mathbb{R}^+ \to \mathbb{R}^+$:
$$(\exp_b \circ \log_b)(x) = b^{\log_b(x)}$$
Sea $u = \log_b(x)$. Por la definición fundamental del logaritmo:
$$u = \log_b(x) \Longleftrightarrow b^u = x$$
Sustituyendo $u$ por su definición $\log_b(x)$ en el primer miembro:
$$b^{\log_b(x)} = x$$

Dominio de validez estricto:
La identidad está restringida estrictamente a $x \in \operatorname{Dom}(\log_b) = ]0, +\infty[$, careciendo de existencia para $x \le 0$.

Comprueba tu avance ¿Cuál es el valor de $10^{\log(84)}$?

Definiciones clave

  • Propiedad de composición exponencial inversa: Identidad $b^{\log_b(x)} = x$ para $x > 0$.
  • Potenciación cancelativa: Operación que elimina un logaritmo elevando la base correspondiente.

Propiedades y relaciones importantes

  • Potenciación con coeficientes: $b^{k \log_b(x)} = b^{\log_b(x^k)} = x^k$.
  • Cancelación en base natural: $e^{\ln(x)} = x$ para todo $x > 0$.

Ejemplo guiado

Ejemplo La aplicación de la composición dual $b^{\log_b(x)} = x$ establece la propiedad cancelativa para todo $x > 0$, donde la base exponencial elevada a su propio logaritmo anula el operador trascendente y recupera idénticamente el argumento positivo original

Aplica la propiedad cancelativa dual para simplificar y resolver:
1) $5^{\log_5(37)}$
2) $e^{3\ln(2)}$
3) Resuelve aplicando la base $2$: $\log_2(x + 3) = 5$

  • Paso 1: Para $5^{\log_5(37)}$: - Cancelación directa de base 5 $\implies \mathbf{37}$.
  • Paso 2: Para $e^{3\ln(2)}$: - Subir el coeficiente 3 como exponente: $e^{\ln(2^3)} = e^{\ln(8)}$. - Cancelar base $e$ $\implies \mathbf{8}$.
  • Paso 3: Para $\log_2(x + 3) = 5$: - Elevar la base 2 a ambos lados: $2^{\log_2(x + 3)} = 2^5$. - Cancelar base izquierda: $x + 3 = 32 \implies \mathbf{x = 29}$.
Comprueba tu avance ¿A qué equivale $2^{2\log_2(5)}$?

Procedimiento

  • Paso 1: Asegurarse de que el argumento del logaritmo sea estrictamente positivo ($x > 0$).
  • Paso 2: Si hay coeficientes multiplicando al logaritmo, subirlos como exponentes del argumento.
  • Paso 3: Aplicar la identidad cancelativa $b^{\log_b(A)} = A$.
  • Paso 4: Simplificar el valor numérico o algebraico resultante.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

  • Error común: Cancelar directamente si hay un número multiplicando (ej: $3^{2\log_3(x)} = 2x$).
  • Cómo corregirlo: Primero sube el número como exponente: $3^{2\log_3(x)} = 3^{\log_3(x^2)} = \mathbf{x^2}$.

Ejemplos

Responde los siguientes ejercicios para poner a prueba lo que acabas de aprender.

1 Calcula el valor de $6^{\log_6(19)}$:
2 Simplifica $e^{\ln(4x)}$ para $x > 0$:
3 ¿Cuánto vale $2^{-\log_2(5)}$?
4 Calcula $10^{\frac{1}{2}\log(49)}$:

Ejemplos Verdadero/Falso

Decide si cada afirmación es verdadera o falsa antes de ver la explicación.

"La identidad b^(log_b(x)) = x es válida para todo número real estrictamente positivo x > 0."
"No subir los coeficientes como exponentes antes de cancelar la base."
"Confundir b^(log_b(x)) con log_b(bˣ)."
"Aplicar la fórmula para argumentos negativos donde el logaritmo no existe."
"Elevar una base al logaritmo en esa misma base elimina el operador logarítmico."

Al terminar debes poder

Resumen La aplicación de la composición dual $b^{\log_b(x)} = x$ establece la propiedad cancelativa para todo $x > 0$, donde la base exponencial elevada a su propio logaritmo anula el operador trascendente y recupera idénticamente el argumento positivo original

🎯 QUÉ Objetivo

Aplicar la composición cancelativa b^(log_b(x)) = x para simplificar y despejar expresiones.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Subiendo coeficientes como exponentes y aplicando la anulación exponencial para argumentos positivos.

Fuente: Texto escolar MINEDUC — Álgebra y Funciones / Relación de Funciones Inversas

Practica

Preguntas conceptuales

Verificar las ideas clave antes de calcular.

  1. ¿Cuánto vale $\log_b(b^x)$?

  2. $\log_5(5^8)=8$.

  3. ¿Puede $x$ ser negativo en la propiedad $\log_b(b^x)=x$?

Reconocimiento

Identificar elementos, datos o procedimientos.

  1. $\log_3(3^{-2})=-2$.

Ejercicios básicos

Aplicar el procedimiento principal en casos simples.

  1. Simplifica $\log_6(6^{10})$.

  2. Simplifica $\log_2(2^{3x-1})$.

  3. $\log_9(3^x)$ puede simplificarse directamente con $\log_b(b^x)=x$ sin transformar antes las bases.

Preguntas tipo PAES

Resolver preguntas con formato y distractores similares a PAES.

  1. Simplifica $\log_4(4^{2}\cdot4^{3})$ usando propiedades combinadas.

  2. ¿Cuál es el error frecuente al aplicar $\log_b(b^x)=x$?

  3. $\log_b(b^x)=x$ es consecuencia directa de que exponencial y logarítmica son funciones inversas.

Evaluación de dominio

☆☆☆ 0/3 niveles aprobados
Nivel 1 Definición
Nivel 2 Ejercicios simples
Nivel 3 Problemas de aplicación

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