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2025 年全国高中数学联赛一试(B 卷) · 第 3 题
F2填空题幂指对
若 log3x,log9(3x),log27(9x) 成等比数列,则正数 x 的值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:3 或 271
解析
思路
将三个底数统一为 3,等比中项条件便化为一元二次方程。
解答
设 t=log3x,则三个数依次为
t,21+t,32+t.
等比数列的性质给出
(21+t)2=t32+t,
整理为 t2+2t−3=0,故 t=1 或 t=−3,对应 x=3 或 x=1/27。 当 t=1 时,三个数为 1,1,1;当 t=−3 时,三个数为 −3,−1,−1/3。两者确实分别构成公比为 1 和 1/3 的等比数列。因此所求为
3 或 271.
复核
两个候选均为正数,对数有意义;回代也排除了把含零数列误认为等比数列的可能。
方法总结
以等比中项等式求出候选后,应代回检查三个数能否由同一公比相连。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
同底换元与等比中项是常规模型,但需处理二次方程的两个候选并回代验证公比。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:取对数化乘为加
专题卡:底数互为幂的指数对数题:换成同一个底,再一层层还原、未知数既在底数又在指数上:取对数,变成和与积的方程