Số nghiệm của phương trình \({\log _3}x = {\log _2}\left( {1 + \sqrt x } \right)\) là

Đáp án đúng là: C

ĐK: x > 0.

Đặt \(t = {\log _3}x = {\log _2}\left( {1 + \sqrt x } \right)\) (vì \(1 + \sqrt x > 1\) ⇒ \(t = {\log _2}\left( {1 + \sqrt x } \right) > 0\))

⇔ \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = {3^t}}\\{1 + \sqrt x = {2^t}}\end{array}} \right.\) ⇔ \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = {3^t}}\\{x = {{\left( {{2^t} - 1} \right)}^2}}\end{array}} \right.\)

⇒ \({3^t} = {\left( {{2^t} - 1} \right)^2}\) ⇔ \({3^t} = {4^t} - {2.2^t} + 1\) ⇔ \({\left( {\frac{3}{4}} \right)^t} = 1 - 2.{\left( {\frac{1}{2}} \right)^t} + {\left( {\frac{1}{4}} \right)^t}\)

⇔ \({\left( {\frac{3}{4}} \right)^t} + 2.{\left( {\frac{1}{2}} \right)^t} - {\left( {\frac{1}{4}} \right)^t} = 1\)

Xét hàm số \(f\left( t \right) = {\left( {\frac{3}{4}} \right)^t} + 2.{\left( {\frac{1}{2}} \right)^t} - {\left( {\frac{1}{4}} \right)^t}\) trên (0; +∞) có:

\(f'\left( t \right) = {\left( {\frac{3}{4}} \right)^t}\ln \frac{3}{4} + 2{\left( {\frac{1}{2}} \right)^t}\ln \frac{1}{2} - {\left( {\frac{1}{4}} \right)^t}\ln \frac{1}{4}\)

\( = {\left( {\frac{3}{4}} \right)^t}\ln \frac{3}{4} + 2{\left( {\frac{1}{2}} \right)^t}\ln \frac{1}{2} + 2.{\left( {\frac{1}{4}} \right)^t}\ln \frac{1}{2}\)

Mà \(\ln \frac{3}{4} < 0,\,\,\ln \frac{1}{2} < 0\) nên \(f'\left( t \right) < 0,\) ∀t > 0.

Do đó hàm số f(t) nghịch biến trên (0; +∞).

Dễ thấy f(2) = 1 nên phương trình f(t) = 1 có nghiệm duy nhất t = 2.

Suy ra \({\log _3}x = 2\) ⇔ x = 9.

Vậy phương trình có nghiệm duy nhất x = 9.