Kako šteti logaritme z različnimi osnovami. Opredelitev logaritma in njegovih lastnosti: teorija in reševanje problemov

Logaritem pozitivnega števila b na osnovi a (a>0, a ni enako 1) je število c tako, da je a c = b: log a b = c ⇔ a c = b (a > 0, a ≠ 1, b > 0)       

Upoštevajte, da je logaritem nepozitivnega števila nedefiniran. Poleg tega mora biti osnova logaritma pozitivno število, ki ni enako 1. Na primer, če kvadriramo -2, dobimo število 4, vendar to ne pomeni, da je osnovni -2 logaritem 4 enak do 2.

Osnovna logaritemska identiteta

a log a b = b (a > 0, a ≠ 1) (2)

Pomembno je, da je obseg definicije desne in leve strani te formule različen. Leva stran je definirana samo za b>0, a>0 in a ≠ 1. Desna stran je definirana za poljuben b in sploh ni odvisna od a. Tako lahko uporaba osnovne logaritemske "identitete" pri reševanju enačb in neenačb povzroči spremembo OD.

Dve očitni posledici definicije logaritma

log a a = 1 (a > 0, a ≠ 1) (3)
log a 1 = 0 (a > 0, a ≠ 1) (4)

Res je, da pri dvigu števila a na prvo potenco dobimo enako število, pri dvigu na ničelno potenco pa dobimo enoto.

Logaritem produkta in logaritem količnika

log a (b c) = log a b + log a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0) (5)

Log a b c = log a b − log a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0) (6)

Šolarje bi rad posvaril pred nepremišljeno uporabo teh formul pri reševanju logaritemskih enačb in neenačb. Pri njihovi uporabi »od leve proti desni« se ODZ zoži, pri prehodu iz vsote ali razlike logaritmov na logaritem produkta ali količnika pa se ODZ razširi.

Dejansko je izraz log a (f (x) g (x)) definiran v dveh primerih: ko sta obe funkciji strogo pozitivni ali ko sta f(x) in g(x) obe manjši od nič.

S pretvorbo tega izraza v vsoto log a f (x) + log a g (x) smo se prisiljeni omejiti le na primer, ko je f(x)>0 in g(x)>0. Obstaja zoženje obsega sprejemljivih vrednosti, kar je kategorično nesprejemljivo, saj lahko povzroči izgubo rešitev. Podoben problem obstaja za formulo (6).

Stopnjo lahko vzamemo iz znaka logaritma

log a b p = p log a b (a > 0, a ≠ 1, b > 0) (7)

In spet bi rad pozval k natančnosti. Razmislite o naslednjem primeru:

Log a (f (x) 2 = 2 log a f (x)

Leva stran enakosti je očitno definirana za vse vrednosti f(x), razen nič. Desna stran je samo za f(x)>0! Z odvzemom stopnje logaritmu ponovno zožimo ODZ. Obratni postopek vodi do razširitve območja sprejemljivih vrednosti. Vse te opombe ne veljajo samo za potencijo 2, ampak tudi za katero koli sodo potencijo.

Formula za prehod na novo podlago

log a b = log c b log c a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0, c ≠ 1) (8)

Tisti redki primer, ko se ODZ med transformacijo ne spremeni. Če ste pametno izbrali osnovo c (pozitivno in ni enako 1), je formula za prehod na novo osnovo popolnoma varna.

Če za novo osnovo c izberemo število b, dobimo pomemben poseben primer formule (8):

Log a b = 1 log b a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, b ≠ 1) (9)

Nekaj ​​preprostih primerov z logaritmi

Primer 1. Izračunajte: log2 + log50.
rešitev. log2 + log50 = log100 = 2. Uporabili smo formulo za vsoto logaritmov (5) in definicijo decimalnega logaritma.


Primer 2. Izračunajte: lg125/lg5.
rešitev. log125/log5 = log 5 125 = 3. Uporabili smo formulo za premik na novo bazo (8).

Tabela formul, povezanih z logaritmi

a log a b = b (a > 0, a ≠ 1)
log a a = 1 (a > 0, a ≠ 1)
log a 1 = 0 (a > 0, a ≠ 1)
log a (b c) = log a b + log a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0)
log a b c = log a b − log a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0)
log a b p = p log a b (a > 0, a ≠ 1, b > 0)
log a b = log c b log c a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0, c ≠ 1)
log a b = 1 log b a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, b ≠ 1)

    Začnimo z lastnosti logaritma ena. Njegova formulacija je naslednja: logaritem enote je enak nič, tj. log a 1=0 za katero koli a>0, a≠1. Dokaz ni težaven: ker je a 0 =1 za vsak a, ki izpolnjuje zgornje pogoje a>0 in a≠1, potem enakost log a 1=0, ki jo je treba dokazati, neposredno sledi iz definicije logaritma.

    Navedimo primere uporabe obravnavane lastnosti: log 3 1=0, log1=0 in .

    Pojdimo na naslednjo lastnost: logaritem števila, ki je enako osnovi, je enak ena, to je log a a=1 za a>0, a≠1. Dejansko, ker je a 1 =a za vsak a, potem je po definiciji logaritma log a a=1.

    Primeri uporabe te lastnosti logaritmov so enakosti log 5 5=1, log 5,6 5,6 in lne=1.

    Na primer, log 2 2 7 =7, log10 -4 =-4 in .

    Logaritem produkta dveh pozitivnih števil x in y je enak produktu logaritmov teh števil: log a (x y)=log a x+log a y, a>0 , a≠1 . Dokažimo lastnost logaritma produkta. Zaradi lastnosti stopnje a log a x+log a y =a log a x ·a log a y, in ker je po glavni logaritemski istovetnosti log a x =x in log a y =y, potem je log a x ·a log a y =x·y. Tako je log a x+log a y =x·y, iz česar po definiciji logaritma sledi enakost, ki jo dokazujemo.

    Pokažimo primere uporabe lastnosti logaritma produkta: log 5 (2 3)=log 5 2+log 5 3 in .

    Lastnost logaritma zmnožka lahko posplošimo na zmnožek končnega števila n pozitivnih števil x 1 , x 2 , …, x n kot log a (x 1 ·x 2 ·…·x n)= log a x 1 +log a x 2 +…+log a x n . To enakost je mogoče brez težav dokazati.

    Na primer, naravni logaritem produkta lahko nadomestimo z vsoto treh naravnih logaritmov števil 4, e in.

    Logaritem količnika dveh pozitivnih števil x in y je enaka razliki med logaritma teh števil. Lastnost logaritma količnika ustreza formuli oblike , kjer so a>0, a≠1, x in y nekaj pozitivnih števil. Veljavnost te formule je dokazana kot tudi formula za logaritem produkta: saj , potem po definiciji logaritma.

    Tukaj je primer uporabe te lastnosti logaritma: .

    Pojdimo naprej lastnost logaritma potence. Logaritem stopnje je enak zmnožku eksponenta in logaritma modula osnove te stopnje. Zapišimo to lastnost logaritma potence kot formulo: log a b p =p·log a |b|, kjer so a>0, a≠1, b in p takšna števila, da je stopnja b p smiselna in b p >0.

    Najprej dokažemo to lastnost za pozitivni b. Osnovna logaritemska istovetnost nam omogoča, da število b predstavimo kot log a b , potem je b p =(a log a b) p , dobljeni izraz pa je zaradi lastnosti potence enak a p·log a b . Tako pridemo do enakosti b p =a p·log a b, iz katere po definiciji logaritma sklepamo, da je log a b p =p·log a b.

    To lastnost moramo še dokazati za negativni b. Pri tem upoštevamo, da je izraz log a b p za negativni b smiseln samo za sode eksponente p (ker mora biti vrednost stopnje b p večja od nič, sicer logaritem ne bo imel smisla), in v tem primeru b p =|b| str. Potem b p =|b| p =(a log a |b|) p =a p·log a |b|, od koder je log a b p =p·log a |b| .

    na primer in ln(-3) 4 =4·ln|-3|=4·ln3 .

    Sledi iz prejšnje lastnosti lastnost logaritma iz korena: logaritem n-tega korena je enak zmnožku ulomka 1/n z logaritmom radikalnega izraza, to je, , kjer je a>0, a≠1, n naravno število, večje od ena, b>0.

    Dokaz temelji na enakosti (glej), ki velja za vsak pozitivni b, in lastnosti logaritma potence: .

    Tukaj je primer uporabe te lastnosti: .

    Zdaj pa dokažimo formula za premik na novo logaritemsko osnovo prijazen . Za to je dovolj dokazati veljavnost enakosti log c b=log a b·log c a. Osnovna logaritemska identiteta nam omogoča, da število b predstavimo kot log a b , potem pa log c b=log c a log a b . Ostaja še uporaba lastnosti logaritma stopnje: log c a log a b =log a b log c a. S tem je dokazana enakost log c b=log a b·log c a, kar pomeni, da je dokazana tudi formula za prehod na novo osnovo logaritma.

    Pokažimo nekaj primerov uporabe te lastnosti logaritmov: in .

    Formula za prehod na novo bazo vam omogoča, da nadaljujete z delom z logaritmi, ki imajo "priročno" bazo. Uporabite ga lahko na primer za prehod na naravne ali decimalne logaritme, tako da lahko izračunate vrednost logaritma iz tabele logaritmov. Formula za premik na novo bazo logaritma v nekaterih primerih omogoča tudi iskanje vrednosti danega logaritma, ko so znane vrednosti nekaterih logaritmov z drugimi bazami.

    Pogosto se uporablja poseben primer formule za prehod na novo logaritemsko osnovo za c=b obrazca . To kaže, da sta log a b in log b a – . npr. .

    Pogosto se uporablja tudi formula , kar je priročno za iskanje vrednosti logaritmov. Za potrditev naših besed bomo pokazali, kako se lahko uporabi za izračun vrednosti logaritma oblike . Imamo . Da dokažem formulo dovolj je uporabiti formulo za prehod na novo osnovo logaritma a: .

    Ostaja še dokazati lastnosti primerjave logaritmov.

    Dokažimo, da za poljubna pozitivna števila b 1 in b 2 velja b 1 log a b 2 in za a>1 – neenakost log a b 1

    Nazadnje je treba dokazati še zadnjo od naštetih lastnosti logaritmov. Omejimo se na dokaz njegovega prvega dela, to je dokazali bomo, da če je a 1 >1, a 2 >1 in a 1 1 je res log a 1 b>log a 2 b . Preostale trditve te lastnosti logaritmov dokazujemo po podobnem principu.

    Uporabimo obratno metodo. Recimo, da je za a 1 >1, a 2 >1 in a 1 1 je res log a 1 b≤log a 2 b . Na podlagi lastnosti logaritmov lahko te neenakosti prepišemo kot in in iz njih sledi, da je log b a 1 ≤log b a 2 oziroma log b a 1 ≥log b a 2. Potem morata glede na lastnosti potence z enakimi bazami veljati enakosti b log b a 1 ≥b log b a 2 in b log b a 1 ≥b log b a 2, torej a 1 ≥a 2 . Tako smo prišli do protislovja s pogojem a 1

Bibliografija.

  • Kolmogorov A.N., Abramov A.M., Dudnitsyn Yu.P. in drugi Algebra in začetki analize: učbenik za 10.-11.
  • Gusev V.A., Mordkovich A.G. Matematika (priročnik za vpisnike v tehnične šole).

Izhaja iz njegove definicije. In tako logaritem števila b temelji na A je definiran kot eksponent, na katerega je treba dvigniti število a da dobiš številko b(logaritem obstaja samo za pozitivna števila).

Iz te formulacije sledi, da je izračun x=log a b, je enako reševanju enačbe a x =b. na primer dnevnik 2 8 = 3 Ker 8 = 2 3 . Formulacija logaritma omogoča utemeljitev, da če b=a c, nato logaritem števila b temelji na a enako z. Jasno je tudi, da je tema logaritmov tesno povezana s temo potenc števila.

Z logaritmi, kot z drugimi številkami, lahko storite operacije seštevanja, odštevanja in preobraziti na vse možne načine. Ker pa logaritmi niso povsem običajna števila, veljajo tu svoja posebna pravila, ki se imenujejo glavne lastnosti.

Seštevanje in odštevanje logaritmov.

Vzemimo dva logaritma z enakimi osnovami: log a x in prijavite se. Potem je mogoče izvajati operacije seštevanja in odštevanja:

log a x+ log a y= log a (x·y);

log a x - log a y = log a (x:y).

dnevnik a(x 1 . x 2 . x 3 ... x k) = log a x 1 + log a x 2 + log a x 3 + ... + log a x k.

Od izrek o logaritemskem kvocientu Dobimo lahko še eno lastnost logaritma. Splošno znano je, da log a 1 = 0, torej

dnevnik a 1 /b= dnevnik a 1 - dnevnik a b= - dnevnik a b.

To pomeni, da obstaja enakost:

log a 1 / b = - log a b.

Logaritma dveh vzajemnih števil iz istega razloga se bodo med seboj razlikovali samo po predznaku. Torej:

Dnevnik 3 9= - dnevnik 3 1 / 9 ; log 5 1 / 125 = -log 5 125.

Logaritem z osnovo a je funkcija y (x) = log a x, inverzna na eksponentno funkcijo z osnovo a: x (y) = a y.

Decimalni logaritem je logaritem na osnovo števila 10 : log x ≡ log 10 x.

Naravni logaritem je logaritem na osnovi e: ln x ≡ log e x.

2,718281828459045... ;
.

Graf logaritma dobimo iz grafa eksponentne funkcije tako, da ga zrcalimo glede na premico y = x. Na levi sta grafa funkcije y (x) = log a x za štiri vrednosti logaritemske baze: a = 2 , a = 8 , a = 1/2 in a = 1/8 . Graf prikazuje, da ko je > 1 logaritem monotono narašča. Ko se x poveča, se rast znatno upočasni. pri 0 < a < 1 logaritem monotono pada.

Lastnosti logaritma

Domena, niz vrednosti, naraščanje, padanje

Logaritem je monotona funkcija, zato nima ekstremov. Glavne lastnosti logaritma so predstavljene v tabeli.

Domena 0 < x < + ∞ 0 < x < + ∞
Razpon vrednosti - ∞ < y < + ∞ - ∞ < y < + ∞
Monotona monotono narašča monotono pada
Ničle, y = 0 x = 1 x = 1
Presečišča z ordinatno osjo, x = 0 št št
+ ∞ - ∞
- ∞ + ∞

Zasebne vrednote


Imenuje se logaritem z osnovo 10 decimalni logaritem in je označen kot sledi:

Logaritem na osnovo e klical naravni logaritem:

Osnovne formule za logaritme

Lastnosti logaritma, ki izhajajo iz definicije inverzne funkcije:

Glavna lastnost logaritmov in njene posledice

Formula za zamenjavo baze

Logaritem je matematična operacija jemanja logaritma. Pri logaritmiranju se produkti faktorjev pretvorijo v vsote členov.

Potenciranje je inverzna matematična operacija logaritma. Med potenciranjem se dana baza dvigne do stopnje izražanja, nad katero se izvaja potenciranje. V tem primeru se vsote členov pretvorijo v produkte faktorjev.

Dokaz osnovnih formul za logaritme

Formule, povezane z logaritmi, izhajajo iz formul za eksponentne funkcije in iz definicije inverzne funkcije.

Upoštevajte lastnost eksponentne funkcije
.
Potem
.
Uporabimo lastnost eksponentne funkcije
:
.

Dokažimo formulo zamenjave baze.
;
.
Ob predpostavki c = b imamo:

Inverzna funkcija

Inverzna logaritma z osnovo a je eksponentna funkcija z eksponentom a.

Če, potem

Če, potem

Izpeljava logaritma

Odvod logaritma modula x:
.
Izpeljanka n-tega reda:
.
Izpeljava formul >>>

Če želite najti odvod logaritma, ga je treba zmanjšati na osnovo e.
;
.

Integral

Integral logaritma izračunamo z integracijo po delih: .
Torej,

Izrazi, ki uporabljajo kompleksna števila

Razmislite o funkciji kompleksnega števila z:
.
Izrazimo kompleksno število z preko modula r in argument φ :
.
Nato z uporabo lastnosti logaritma dobimo:
.
oz

Vendar argument φ ni enolično definiran. Če postavite
, kjer je n celo število,
potem bo enako število za različne n.

Zato logaritem kot funkcija kompleksne spremenljivke ni funkcija z eno vrednostjo.

Razširitev potenčnega niza

Ko pride do razširitve:

Reference:
I.N. Bronstein, K.A. Semendyaev, Priročnik matematike za inženirje in študente, "Lan", 2009.

Logaritem števila b (b > 0) na osnovo a (a > 0, a ≠ 1)– eksponent, na katerega je treba dvigniti število a, da dobimo b.

Logaritem z osnovo 10 od b lahko zapišemo kot log(b), in logaritem na osnovi e (naravni logaritem) je ln(b).

Pogosto se uporablja pri reševanju problemov z logaritmi:

Lastnosti logaritmov

Obstajajo štiri glavne lastnosti logaritmov.

Naj velja a > 0, a ≠ 1, x > 0 in y > 0.

Lastnost 1. Logaritem produkta

Logaritem produkta enaka vsoti logaritmov:

log a (x ⋅ y) = log a x + log a y

Lastnost 2. Logaritem količnika

Logaritem količnika enako razliki logaritmov:

log a (x / y) = log a x – log a y

Lastnost 3. Logaritem moči

Logaritem stopnje enak zmnožku moči in logaritma:

Če je osnova logaritma v stopinjah, potem velja druga formula:

Lastnost 4. Logaritem korena

To lastnost lahko dobimo iz lastnosti logaritma potence, saj je n-ti koren potence enak potenci 1/n:

Formula za pretvorbo iz logaritma z eno osnovo v logaritem z drugo osnovo

Ta formula se pogosto uporablja tudi pri reševanju različnih nalog o logaritmih:

Poseben primer:

Primerjanje logaritmov (neenakosti)

Naj imamo 2 funkciji f(x) in g(x) pod logaritmi z enakimi osnovami in med njima je znak neenakosti:

Če jih želite primerjati, morate najprej pogledati osnovo logaritmov a:

  • Če je a > 0, potem je f(x) > g(x) > 0
  • Če je 0< a < 1, то 0 < f(x) < g(x)

Kako rešiti probleme z logaritmi: primeri

Težave z logaritmi vključen v Enotnem državnem izpitu iz matematike za 11. razred v nalogi 5 in nalogi 7, lahko najdete naloge z rešitvami na naši spletni strani v ustreznih razdelkih. Tudi naloge z logaritmi najdemo v nalogni banki za matematiko. Vse primere lahko najdete z iskanjem po spletnem mestu.

Kaj je logaritem

Logaritmi so vedno veljali za težko temo v šolskih tečajih matematike. Obstaja veliko različnih definicij logaritma, vendar iz neznanega razloga večina učbenikov uporablja najbolj zapleteno in neuspešno od njih.

Logaritem bomo definirali preprosto in jasno. Če želite to narediti, ustvarimo tabelo:

Torej, imamo moči dvojke.

Logaritmi - lastnosti, formule, kako jih rešiti

Če vzamete številko iz spodnje vrstice, zlahka najdete moč, na katero boste morali dvigniti dve, da dobite to številko. Na primer, če želite dobiti 16, morate dvigniti dve na četrto potenco. In da bi dobili 64, morate dve dvigniti na šesto potenco. To je razvidno iz tabele.

In zdaj - pravzaprav definicija logaritma:

osnova a argumenta x je potenca, na katero je treba dvigniti število a, da dobimo število x.

Oznaka: log a x = b, kjer je a osnova, x je argument, b je tisto, čemur je dejansko enak logaritem.

Na primer, 2 3 = 8 ⇒ log 2 8 = 3 (osnovni logaritem 2 od 8 je tri, ker je 2 3 = 8). Z enakim uspehom zapišite 2 64 = 6, saj je 2 6 = 64.

Imenuje se operacija iskanja logaritma števila na dano osnovo. Torej, dodajmo novo vrstico v našo tabelo:

2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6
2 4 8 16 32 64
log 2 2 = 1 dnevnik 2 4 = 2 dnevnik 2 8 = 3 dnevnik 2 16 = 4 dnevnik 2 32 = 5 dnevnik 2 64 = 6

Na žalost ni vseh logaritmov mogoče izračunati tako preprosto. Na primer, poskusite najti log 2 5. Števila 5 ni v tabeli, vendar logika narekuje, da bo logaritem ležal nekje na intervalu. Ker 22< 5 < 2 3 , а чем больше степень двойки, тем больше получится число.

Takšna števila imenujemo iracionalna: števila za decimalno vejico lahko pišemo ad infinitum in se nikoli ne ponavljajo. Če se izkaže, da je logaritem iracionalen, ga je bolje pustiti tako: log 2 5, log 3 8, log 5 100.

Pomembno je razumeti, da je logaritem izraz z dvema spremenljivkama (osnova in argument). Marsikdo sprva zamenjuje, kje je osnova in kje argument. Da bi se izognili nadležnim nesporazumom, samo poglejte sliko:

Pred nami ni nič drugega kot definicija logaritma. Ne pozabite: logaritem je potenca, v katerega je treba vgraditi osnovo, da dobimo argument. To je osnova, ki je dvignjena na potenco - na sliki je označena z rdečo. Izkazalo se je, da je osnova vedno na dnu! Svojim učencem povem to čudovito pravilo že na prvi lekciji - in ne pride do zmede.

Kako šteti logaritme

Ugotovili smo definicijo - ostalo je le, da se naučimo šteti logaritme, tj. znebite se znaka "hlod". Za začetek opozorimo, da iz definicije izhajata dve pomembni dejstvi:

  1. Argument in osnova morata biti vedno večja od nič. To izhaja iz definicije stopnje z racionalnim eksponentom, na katerega se reducira definicija logaritma.
  2. Osnova mora biti drugačna od ene, saj eno v kateri koli meri še vedno ostaja eno. Zaradi tega je vprašanje, »na kakšno moč se je treba povzdigniti, da dobiš dva«, nesmiselno. Te diplome ni!

Takšne omejitve se imenujejo razpon sprejemljivih vrednosti(ODZ). Izkazalo se je, da je ODZ logaritma videti takole: log a x = b ⇒x > 0, a > 0, a ≠ 1.

Upoštevajte, da ni nobenih omejitev za število b (vrednost logaritma). Na primer, logaritem je lahko negativen: log 2 0,5 = −1, ker 0,5 = 2 −1.

Vendar pa zdaj obravnavamo samo numerične izraze, kjer ni potrebno poznati VA logaritma. Vse omejitve so avtorji problemov že upoštevali. Ko pa pridejo v poštev logaritemske enačbe in neenakosti, bodo zahteve DL postale obvezne. Navsezadnje lahko osnova in argument vsebujeta zelo močne konstrukcije, ki ne ustrezajo nujno zgornjim omejitvam.

Zdaj pa si poglejmo splošno shemo za izračun logaritmov. Sestavljen je iz treh korakov:

  1. Izrazite osnovo a in argument x kot potenco z najmanjšo možno osnovo, večjo od ena. Spotoma se je bolje znebiti decimalk;
  2. Rešite enačbo za spremenljivko b: x = a b ;
  3. Dobljeno število b bo odgovor.

To je vse! Če se izkaže, da je logaritem iracionalen, bo to vidno že v prvem koraku. Zahteva, da je osnova večja od ena, je zelo pomembna: to zmanjša verjetnost napake in močno poenostavi izračune. Enako je z decimalnimi ulomki: če jih takoj pretvorite v navadne, bo veliko manj napak.

Oglejmo si, kako ta shema deluje na konkretnih primerih:

Naloga. Izračunajte logaritem: log 5 25

  1. Predstavljajmo si osnovo in argument kot potenco števila pet: 5 = 5 1 ; 25 = 5 2 ;
  2. Sestavimo in rešimo enačbo:
    log 5 25 = b ⇒(5 1) b = 5 2 ⇒5 b = 5 2 ⇒ b = 2;

  3. Prejeli smo odgovor: 2.

Naloga. Izračunajte logaritem:

Naloga. Izračunaj logaritem: log 4 64

  1. Predstavljajmo si osnovo in argument kot potenco dvojke: 4 = 2 2 ; 64 = 2 6 ;
  2. Sestavimo in rešimo enačbo:
    log 4 64 = b ⇒(2 2) b = 2 6 ⇒2 2b = 2 6 ⇒2b = 6 ⇒ b = 3;
  3. Prejeli smo odgovor: 3.

Naloga. Izračunajte logaritem: log 16 1

  1. Predstavljajmo si osnovo in argument kot potenco dvojke: 16 = 2 4 ; 1 = 2 0 ;
  2. Sestavimo in rešimo enačbo:
    log 16 1 = b ⇒(2 4) b = 2 0 ⇒2 4b = 2 0 ⇒4b = 0 ⇒ b = 0;
  3. Prejeli smo odgovor: 0.

Naloga. Izračunaj logaritem: log 7 14

  1. Predstavljajmo si osnovo in argument kot potenco števila sedem: 7 = 7 1 ; 14 ni mogoče predstaviti kot potenco števila sedem, saj je 7 1< 14 < 7 2 ;
  2. Iz prejšnjega odstavka sledi, da logaritem ne šteje;
  3. Odgovor je brez sprememb: dnevnik 7 14.

Majhna opomba k zadnjemu primeru. Kako ste lahko prepričani, da število ni natančna potenca drugega števila? Zelo preprosto je - samo faktorizirajte ga na prafaktorje. Če ima razširitev vsaj dva različna faktorja, število ni natančna potenca.

Naloga. Ugotovi, ali so števila točne potence: 8; 48; 81; 35; 14.

8 = 2 · 2 · 2 = 2 3 - natančna stopnja, ker obstaja samo en množitelj;
48 = 6 · 8 = 3 · 2 · 2 · 2 · 2 = 3 · 2 4 - ni natančna potenca, saj sta faktorja dva: 3 in 2;
81 = 9 · 9 = 3 · 3 · 3 · 3 = 3 4 - natančna stopnja;
35 = 7 · 5 - spet ni natančna potenca;
14 = 7 · 2 - spet ni natančna stopnja;

Upoštevajte tudi, da so praštevila sama po sebi vedno natančne potence.

Decimalni logaritem

Nekateri logaritmi so tako pogosti, da imajo posebno ime in simbol.

argumenta x je logaritem na osnovo 10, tj. Potenca, na katero je treba dvigniti število 10, da dobimo število x. Oznaka: lg x.

Na primer, dnevnik 10 = 1; lg 100 = 2; lg 1000 = 3 - itd.

Ko se odslej v učbeniku pojavi stavek, kot je "Najdi lg 0,01", vedite, da to ni tipkarska napaka. To je decimalni logaritem. Če pa niste seznanjeni s tem zapisom, ga lahko vedno prepišete:
log x = log 10 x

Vse, kar velja za navadne logaritme, velja tudi za decimalne logaritme.

Naravni logaritem

Obstaja še en logaritem, ki ima svojo oznako. Na nek način je celo pomembnejši od decimalke. Govorimo o naravnem logaritmu.

argumenta x je logaritem na osnovo e, tj. potenco, na katero je treba dvigniti število e, da dobimo število x. Oznaka: ln x.

Marsikdo se bo vprašal: kaj je število e? To je iracionalno število, njegove natančne vrednosti ni mogoče najti in zapisati. Navedel bom le prve številke:
e = 2,718281828459…

Ne bomo se spuščali v podrobnosti o tem, kaj je ta številka in zakaj je potrebna. Samo zapomnite si, da je e osnova naravnega logaritma:
ln x = log e x

Tako je ln e = 1; ln e 2 = 2; ln e 16 = 16 - itd. Po drugi strani pa je ln 2 iracionalno število. Na splošno je naravni logaritem katerega koli racionalnega števila iracionalen. Razen seveda enega: ln 1 = 0.

Za naravne logaritme veljajo vsa pravila, ki veljajo za navadne logaritme.

Poglej tudi:

Logaritem. Lastnosti logaritma (potenca logaritma).

Kako predstaviti število kot logaritem?

Uporabljamo definicijo logaritma.

Logaritem je eksponent, na katerega je treba dvigniti osnovo, da dobimo število pod znakom logaritma.

Torej, da bi neko število c predstavili kot logaritem z osnovo a, morate pod znak logaritma postaviti potenco z isto osnovo kot osnova logaritma in to število c zapisati kot eksponent:

Absolutno katero koli število je mogoče predstaviti kot logaritem - pozitivno, negativno, celo število, delno, racionalno, iracionalno:

Da ne bi zamenjali a in c v stresnih pogojih testa ali izpita, lahko uporabite naslednje pravilo pomnjenja:

kar je spodaj gre dol, kar je zgoraj gre gor.

Na primer, število 2 morate predstaviti kot logaritem na osnovo 3.

Imamo dve števili - 2 in 3. Ti števili sta osnova in eksponent, ki ju bomo zapisali pod znakom logaritma. Ostaja še ugotoviti, katero od teh številk je treba zapisati navzdol, do osnove stopnje, in katero - navzgor, do eksponenta.

Osnova 3 v zapisu logaritma je na dnu, kar pomeni, da ko dve predstavimo kot logaritem osnovi 3, bomo tudi 3 zapisali navzdol.

2 je višje od treh. In v zapisu stopnje dve pišemo nad trojko, to je kot eksponent:

Logaritmi. Prva stopnja.

Logaritmi

Logaritem pozitivno število b temelji na a, Kje a > 0, a ≠ 1, se imenuje eksponent, na katerega je treba število dvigniti a, Za pridobitev b.

Definicija logaritma lahko na kratko zapišemo takole:

Ta enakost velja za b > 0, a > 0, a ≠ 1. Ponavadi se imenuje logaritemska identiteta.
Dejanje iskanja logaritma števila se imenuje z logaritmom.

Lastnosti logaritmov:

Logaritem produkta:

Logaritem količnika:

Zamenjava osnove logaritma:

Logaritem stopnje:

Logaritem korena:

Logaritem s potenco:





Decimalni in naravni logaritmi.

Decimalni logaritemštevilke pokličejo logaritem tega števila na osnovo 10 in zapišejo   lg b
Naravni logaritemštevila imenujemo logaritem tega števila na osnovo e, Kje e- iracionalno število, približno enako 2,7. Hkrati pišejo ln b.

Druge opombe o algebri in geometriji

Osnovne lastnosti logaritmov

Osnovne lastnosti logaritmov

Logaritme, tako kot vsa števila, lahko seštevamo, odštevamo in preoblikujemo na vse načine. Ker pa logaritmi niso ravno navadna števila, so tukaj pravila, ki se imenujejo glavne lastnosti.

Ta pravila vsekakor morate poznati - brez njih ni mogoče rešiti niti enega resnega logaritemskega problema. Poleg tega jih je zelo malo - vsega se lahko naučiš v enem dnevu. Pa začnimo.

Seštevanje in odštevanje logaritmov

Razmislite o dveh logaritmih z enakimi osnovami: log a x in log a y. Nato jih je mogoče seštevati in odštevati in:

  1. log a x + log a y = log a (x y);
  2. log a x − log a y = log a (x: y).

Torej je vsota logaritmov enaka logaritmu produkta, razlika pa je enaka logaritmu količnika. Prosimo, upoštevajte: ključna točka je enake podlage. Če so razlogi drugačni, ta pravila ne delujejo!

Te formule vam bodo pomagale izračunati logaritemski izraz, tudi če ne upoštevate njegovih posameznih delov (glejte lekcijo "Kaj je logaritem"). Oglejte si primere in si oglejte:

Dnevnik 6 4 + dnevnik 6 9.

Ker imajo logaritmi enake osnove, uporabimo formulo za vsoto:
log 6 4 + log 6 9 = log 6 (4 9) = log 6 36 = 2.

Naloga. Poišči vrednost izraza: log 2 48 − log 2 3.

Osnove so enake, uporabljamo formulo razlike:
log 2 48 − log 2 3 = log 2 (48: 3) = log 2 16 = 4.

Naloga. Poišči vrednost izraza: log 3 135 − log 3 5.

Osnove so spet enake, tako da imamo:
log 3 135 − log 3 5 = log 3 (135: 5) = log 3 27 = 3.

Kot lahko vidite, so prvotni izrazi sestavljeni iz "slabih" logaritmov, ki se ne izračunajo posebej. A po transformacijah dobimo povsem normalne številke. Mnogi testi temeljijo na tem dejstvu. Da, na Enotnem državnem izpitu so izrazi, podobni testom, na voljo z vso resnostjo (včasih skoraj brez sprememb).

Ekstrakcija eksponenta iz logaritma

Zdaj pa malo zapletimo nalogo. Kaj pa, če je osnova ali argument logaritma potenca? Potem lahko eksponent te stopnje vzamemo iz znaka logaritma po naslednjih pravilih:

Zlahka je videti, da zadnje pravilo sledi prvima dvema. Vendar si ga je vseeno bolje zapomniti - v nekaterih primerih bo to znatno zmanjšalo količino izračunov.

Seveda so vsa ta pravila smiselna, če se upošteva ODZ logaritma: a > 0, a ≠ 1, x > 0. In še nekaj: naučite se uporabljati vse formule ne le od leve proti desni, ampak tudi obratno , tj. Številke pred znakom za logaritem lahko vnesete v sam logaritem.

Kako rešiti logaritme

To je tisto, kar se najpogosteje zahteva.

Naloga. Poišči vrednost izraza: log 7 49 6 .

Znebimo se stopnje v argumentu s prvo formulo:
log 7 49 6 = 6 log 7 49 = 6 2 = 12

Naloga. Poiščite pomen izraza:

Upoštevajte, da imenovalec vsebuje logaritem, katerega osnova in argument sta natančni potenci: 16 = 2 4 ; 49 = 7 2. Imamo:

Mislim, da zadnji primer zahteva nekaj pojasnila. Kam so izginili logaritmi? Do zadnjega trenutka delamo samo z imenovalcem. Osnovo in argument logaritma, ki stoji tam, smo predstavili v obliki potenc in vzeli eksponente - dobili smo "trinadstropni" ulomek.

Zdaj pa poglejmo glavni del. Števec in imenovalec vsebujeta isto število: log 2 7. Ker je log 2 7 ≠ 0, lahko ulomek skrajšamo - 2/4 bo ostalo v imenovalcu. Po aritmetičnih pravilih lahko štiri prenesemo v števec, kar je bilo tudi storjeno. Rezultat je bil odgovor: 2.

Prehod na novo podlago

Ko sem govoril o pravilih za seštevanje in odštevanje logaritmov, sem posebej poudaril, da delujejo le z enakimi osnovami. Kaj pa, če so razlogi drugačni? Kaj pa, če nista natančni potenci istega števila?

Na pomoč pridejo formule za prehod na novo podlago. Naj jih oblikujemo v obliki izreka:

Naj bo podan logaritem log a x. Potem za vsako število c, tako da je c > 0 in c ≠ 1, velja enakost:

Zlasti, če nastavimo c = x, dobimo:

Iz druge formule sledi, da lahko osnovo in argument logaritma zamenjamo, vendar je v tem primeru celoten izraz "obrnjen", tj. logaritem se pojavi v imenovalcu.

Te formule redko najdemo v običajnih številskih izrazih. Kako priročni so, je mogoče oceniti le pri reševanju logaritemskih enačb in neenačb.

Vendar pa obstajajo težave, ki jih sploh ni mogoče rešiti, razen s prehodom na novo podlago. Oglejmo si nekaj teh:

Naloga. Poiščite vrednost izraza: log 5 16 log 2 25.

Upoštevajte, da argumenta obeh logaritmov vsebujejo natančne potence. Izločimo indikatorje: log 5 16 = log 5 2 4 = 4log 5 2; log 2 25 = log 2 5 2 = 2log 2 5;

Zdaj pa "obrnimo" drugi logaritem:

Ker se zmnožek pri preurejanju faktorjev ne spremeni, smo mirno pomnožili štiri in dva, nato pa se lotili logaritmov.

Naloga. Poiščite vrednost izraza: log 9 100 lg 3.

Osnova in argument prvega logaritma sta natančni potenci. Zapišimo to in se znebimo indikatorjev:

Zdaj pa se znebimo decimalnega logaritma s premikom na novo osnovo:

Osnovna logaritemska identiteta

Pogosto je treba v procesu reševanja število predstaviti kot logaritem na dano osnovo.

V tem primeru nam bodo pomagale naslednje formule:

V prvem primeru postane število n eksponent v argumentu. Število n je lahko karkoli, saj je le logaritemska vrednost.

Druga formula je pravzaprav parafrazirana definicija. Tako se imenuje: .

Pravzaprav, kaj se zgodi, če število b dvignemo na takšno potenco, da število b na to potenco da število a? Tako je: rezultat je enako število a. Še enkrat natančno preberite ta odstavek - veliko ljudi se mu zatakne.

Tako kot formule za prehod na novo bazo je osnovna logaritemska identiteta včasih edina možna rešitev.

Naloga. Poiščite pomen izraza:

Upoštevajte, da je log 25 64 = log 5 8 - preprosto vzel kvadrat iz osnove in argumenta logaritma. Ob upoštevanju pravil za množenje potenc z isto bazo dobimo:

Če kdo ne ve, je bila to prava naloga iz enotnega državnega izpita :)

Logaritemska enota in logaritemska ničla

Za zaključek bom podal dve identiteti, ki ju težko imenujemo lastnosti - prej sta posledici definicije logaritma. Nenehno se pojavljajo v težavah in, presenetljivo, delajo težave tudi »naprednejšim« študentom.

  1. log a a = 1 je. Zapomnite si enkrat za vselej: logaritem katere koli baze a te same baze je enak ena.
  2. log a 1 = 0 je. Osnova a je lahko karkoli, če pa argument vsebuje ena, je logaritem enak nič! Ker je 0 = 1 neposredna posledica definicije.

To so vse lastnosti. Bodite prepričani, da jih vadite v praksi! Prenesite goljufijo na začetku lekcije, jo natisnite in rešite naloge.



 

Morda bi bilo koristno prebrati: