指数方程式 | \(17^x-16^x=33\)

問題

\(x\) は実数とする。次の方程式を解きなさい。

\[ 17^x-16^x=33 \]

解答

関数

\[ f(x)=17^x-16^x \]

を考える。

まず、\(x\leq 0\) のときは \(f(x)\leq 0\) である。したがって、\(f(x)=33\) となるには \(x>0\) でなければならない。

\(x>0\) では、

\[ f'(x)=17^x\log 17-16^x\log 16>0 \]

これは、\(17^x>16^x\) かつ \(\log 17>\log 16>0\) だからである。したがって、\(f(x)\) は単調に増加する。

ここで \(x=2\) を代入すると、

\[ f(2)=17^2-16^2=(17-16)(17+16)=33 \]

となる。単調増加なので、この解以外には解はない。

\[ \boxed{x=2} \]