Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 (1) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 zur Basis 5, also die Hochzahl mit der man 5 potenzieren muss, um auf 1 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 5 = 1 gilt.

Aus der Erinnerung an die Potenzrechnung oder durch systematisches Probieren kommt man auf die Lösung:

log 5 (1) = 0, eben weil 50 = 1 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 2 ( 1 64 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 64 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 1 64 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2 = 1 64 gilt.

An dem Bruch mit der 1 im Zähler kann man schnell erkennen, dass die Hochzahl negativ sein muss. Um auf den Betrag des gesuchten Exponenten zu kommen, können wir auch zuerst mal nur den Nenner als 2-Potenz zu schreiben versuchen, also 2 = 1 64

Aus der Erinnerung an die Potenzrechnung oder durch systematisches Probieren kommt man auf die Lösung:

log 2 ( 1 64 ) = -6, eben weil 2-6 = 1 64 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 25 ( 5 ) .

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Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 5 sondern zur Basis 25 suchen und 25 gerade 5² ist (also 5 = 25 = 25 1 2 ), formen wir 5 noch so um, dass sie 25 als Basis hat:

5 = 25 1 2

log 25 ( 5 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 5 = 25 1 2 zur Basis 25 suchen, also die Hochzahl mit der man 25 potenzieren muss, um auf 5 = 25 1 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 25 = 5 = 25 1 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 25 ( 5 ) = log 25 ( 25 1 2 ) = 1 2 , eben weil 25 1 2 = 5 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 2 ( 1 18 ) liegt.

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Wir suchen 2er-Potenzen in der Näher von 1 18 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 18 ist.

Dabei kommt man auf 1 32 = 1 2 5 = 2-5 < 1 18 und auf 1 16 = 1 2 4 = 2-4 > 1 18 .

Und da wir bei log 2 ( 1 18 ) ja das ☐ von 2 = 1 18 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -5 und -4 liegen, wegen:
2-5 = 1 2 5 = 1 32 < 1 18 < 1 16 = 1 2 4 = 2-4

Es gilt somit: -5 < log 2 ( 1 18 ) < -4

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 1000000 x ) +5 lg( x ) so, dass das Argument des Logarithmus möglichst einfach wird.

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(a ⋅ b) = log(a) + log(b):
lg( 1000000 x ) +5 lg( x )
= lg( 1000000 ) - lg( x ) +5 lg( x )
= lg( 10 6 ) - lg( x ) +5 lg( x )
= 6 - lg( x ) +5 lg( x )
= 4 lg( x ) +6

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: log 18 ( 1296 ) - log 18 ( 4 ) .

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log 18 ( 1296 ) - log 18 ( 4 )

Jetzt wenden wir das Logarithmusgesetz log( a b ) = log(a) - log(b) rückwärts an:

= log 18 ( 1296 4 )

= log 18 ( 324 )

= log 18 ( 18 2 )

= 2

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( x 4 ) +2 lg( 1 x ) zu einem Vielfachen von lg( x ) .

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
lg( x 4 ) +2 lg( 1 x )
= lg( x 4 ) +2 lg( x -1 )
= 4 lg( x ) -2 lg( x )
= 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20 x 2 ) + lg( 1 400000 x ) - lg( 1 20 x ) soweit wie möglich.

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lg( 20 x 2 ) + lg( 1 400000 x ) - lg( 1 20 x )

= lg( 20 x 2 ) + lg( 1 400.000 x -1 ) - lg( 1 20 x )

Jetzt kann man mit dem 1. Logarithmusgesetz log(a ⋅ b) = log(a) + log(b) umformen zu:

= lg( 20 ) + lg( x 2 ) + ( lg( 1 400.000 ) + lg( 1 x ) ) - ( lg( 1 20 ) + lg( x ) )

= lg( 20 ) + lg( x 2 ) + lg( 1 400.000 ) + lg( 1 x ) - lg( 1 20 ) - lg( x )

Jetzt kann man mit dem 2. Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a) umformen zu:

= lg( 20 ) +2 lg( x ) + lg( 1 400.000 ) - lg( x ) - lg( 1 20 ) - lg( x )

Jetzt kann man mit dem 1. Logarithmusgesetz log( a b ) = log(a)- log(b) noch die Brüche im Logarithmus umformen:

= lg( 20 ) +2 lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 400000 ) - lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 20 ) - lg( x )

= - lg( 400000 ) + lg( 20 ) + lg( 20 )

Jetzt kann man mit dem 1. Logarithmusgesetz log(a ⋅ b) = log(a) + log(b) rückwärts umformen zu:

= lg( 1 400.000 · 20 · 20 )

= lg( 1 1000 )

= lg( 10 -3 )

= -3