Boa noite Richard. Beleza?
Reescrevendo as fórmulas, pra ter certeza que entendi o enunciado:
y = log[ x + sqrt(x² + 1) ] ................ (eq. 1)
2^(-y) = k*x ...................................... (eq. 2)
Aparece um 2^y a mais que não sei se foi erro teu, mas resolvendo da forma que entendi acima, fica:
Primeiramente, vamos isolar o y da eq. 2, que é mais simples. Lembre que o inverso da função potência é a função log:
(-y) = log( k*x ) ................. esse log é na base dois, pois o (-y) isolado era expoente de "2"
y = - log( k*x )
Usando a propriedade logarítmica que a*log ( x ) = log ( x^a ), temos que:
y = log[ (k*x)^-1 ] = log[ 1/(k*x) ]
Agora igualando nosso resultado com a eq. 1, temos que:
log[ 1/(k*x) ] = log[ x + sqrt( x² + 1 ) ]
1/(k*x) = 2^log[ x + sqrt( x² + 1) ]
Como o log é base 2, quando elevamos o "2" a este log, eles "se cortam" e ficamos com:
1/(k*x) = x + sqrt( x² + 1 )
1/(k*x) - x = sqrt( x² + 1 )
Realizando a soma das frações através da determinação do mínimo múltiplo comum:
( 1 - k*x² )/( k*x ) = sqrt( x² + 1 )
Agora elevando ao quadrado os dois lados da igualdade:
[ ( 1 - k*x² )/( k*x ) ]² = [ sqrt( x² + 1 ) ]²
( 1 - 2*k*x² + k²*x^4 )/( k²*x² ) = ( x² + 1 )
Agora, multiplicando os dois lados por "( k²*x² )":
1 - 2*k*x² + k²*x^4 = k²*x^4 + k²*x²
Passando tudo para o lado esquerdo da equação e multiplicando por "-1" :
k²*x² + 2*k*x² - 1 = 0
Apesar de termos "x" na equação, queremos determinar o valor de "k", então ela é nossa variável a ser determinada. Aplicando a fórmula de báskara:
k = [ -2*x² +- sqrt( 4*x^4 + 4*x² ) ]/[ 2*x² ]
Daí, as duas raízes:
k' = -1 + [ sqrt( 1 + x² ) ]/x
k'' = -1 - [ sqrt( 1 + x² ) ]/x
Porém, note que na eq. 2, temos que k*x = 2^(-y), ou seja, o produto "k*x" nunca poderá ser negativo, então multiplicando por "x" os dois lados das equações das raízes:
x*k' = -x -sqrt( 1 + x² ) ==> como o valor de sqrt( 1 + x² ) sempre será positivo e maior do que x, esta raíz é invalida e temos que a resposta é:
k = -1 + [ sqrt( 1 + x² ) ]/x