Biết phương trình \({\log _5}x = {\log _7}\left( {x + 2} \right)\) có nghiệm duy nhất là \(x = a\), tính giá trị của \({\log _5}\left( {7{a^2}} \right)\). A.\(1 + {\log _5}7\) B.\(4 + {\log _5}7\) C.\({\log _5}7\) D.\(2 + {\log _5}7\)
Phương pháp giải: Giải phương trình logarit đã cho để tìm giá trị của \(a\) Thay \(a\) để tính giá trị biểu thức cần tìm. Giải chi tiết:TXĐ : \(D = \left( {0; + \infty } \right)\) Đặt \({\log _5}x = {\log _7}\left( {x + 2} \right) = t\). Do \(x > 0 \Rightarrow x + 2 > 1 \Rightarrow t = {\log _7}\left( {x + 2} \right) > 0\) Ta có : \(\left\{ \begin{array}{l}{\log _5}x = t\\{\log _7}\left( {x + 2} \right) = t\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = {5^t}\\x + 2 = {7^t}\end{array} \right. \Rightarrow {7^t} - {5^t} = 2\) Xét hàm số \(f\left( t \right) = {7^t} - {5^t}\left( {t > 0} \right)\) ta có : \(f'\left( t \right) = \ln {7.7^t} - \ln {5.5^t} > 0,\forall t > 0\) Suy ra hàm số \(y = f\left( t \right)\) luôn đồng biến trên \(\left( {0; + \infty } \right)\) hay \(f\left( t \right) = 2\) nếu có nghiệm thì nghiệm đó là nghiệm duy nhất. Dễ thấy \(t = 1\) là nghiệm duy nhất của phương trình \({7^t} - {5^t} = 2\) Suy ra \({\log _5}x = 1 \Rightarrow x = 5\) hay \(a = 5\) Do đó \({\log _5}\left( {7{a^2}} \right) = {\log _5}7 + {\log _5}{5^2} = 2 + {\log _5}7\) Chọn D.