Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 2 (8) .

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Wir suchen den Logarithmus von 8 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 8 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2☐ = 8 gilt.

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

log 2 (8) = 3, eben weil 23 = 8 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 1 16 ) .

Lösung einblenden

Wir suchen den Logarithmus von 1 16 zur Basis 4, also die Hochzahl mit der man 4 potenzieren muss, um auf 1 16 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 4☐ = 1 16 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 4-Potenz zu schreiben versuchen, also 4☐ = 1 16

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

log 4 ( 1 16 ) = -2, eben weil 4-2 = 1 16 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 64 ) .

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Zuerst schreiben wir 64 um: 64 = 64 1 2

Man kann erkennen, dass 64 eine Potenz ist: 64 = 4 3

Also schreiben wir 64 = 64 1 2 = ( 4 3 ) 1 2 = 4 3 2

log 4 ( 64 ) = log 4 ( 4 3 2 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 4 3 2 zur Basis 4 suchen, also die Hochzahl mit der man 4 potenzieren muss, um auf 4 3 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 4☐ = 4 3 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 4 ( 64 ) = log 4 ( 4 3 2 ) = 3 2 , eben weil 4 3 2 = 64 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 15 ( 1 188 ) liegt.

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Wir suchen 15er-Potenzen in der Näher von 1 188 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 188 ist.

Dabei kommt man auf 1 225 = 1 15 2 = 15-2 < 1 188 und auf 1 15 = 1 15 = 15-1 > 1 188 .

Und da wir bei log 15 ( 1 188 ) ja das ☐ von 15☐ = 1 188 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -2 und -1 liegen, wegen:
15-2 = 1 15 2 = 1 225 < 1 188 < 1 15 = 1 15 = 15-1

Es gilt somit: -2 < log 15 ( 1 188 ) < -1

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 10000000000x ) -2 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( 10000000000x ) -2 lg( x )
= lg( 10000000000 ) + lg( x ) -2 lg( x )
= lg( 10 10 ) + lg( x ) -2 lg( x )
= 10 + lg( x ) -2 lg( x )
= - lg( x ) +10

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 0,003 ) - lg( 3 ) .

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lg( 0,003 ) - lg( 3 )

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

= lg( 0.003 3 )

= lg( 0,001 )

= lg( 10 -3 )

= -3

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
-2 lg( x 2 ) -2 lg( x ) + lg( x 2 )
= -2 lg( x 2 ) -2 lg( x 1 2 ) + lg( x 2 )
= -4 lg( x ) - lg( x ) +2 lg( x )
= -3 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term - lg( 1 2 x 2 ) + lg( 20 x ) + lg( 1 40 x 3 ) soweit wie möglich.

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- lg( 1 2 x 2 ) + lg( 20 x ) + lg( 1 40 x 3 )

= - lg( 1 2 x -2 ) + lg( 20 x -1 ) + lg( 1 40 x -3 )

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

= -( lg( 1 2 ) + lg( 1 x 2 ) ) + ( lg( 20 ) + lg( 1 x ) ) + ( lg( 1 40 ) + lg( 1 x 3 ) )

= - lg( 1 2 ) - lg( 1 x 2 ) + lg( 20 ) + lg( 1 x ) + lg( 1 40 ) + lg( 1 x 3 )

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

= - lg( 1 2 ) +2 lg( x ) + lg( 20 ) - lg( x ) + lg( 1 40 ) -3 lg( x )

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

= - lg( 1 ) + lg( 2 ) +2 lg( x ) + lg( 20 ) - lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 40 ) -3 lg( x )

= -2 lg( x ) - lg( 40 ) + lg( 20 ) + lg( 2 )

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

= -2 lg( x ) + lg( 1 40 · 20 · 2 )

= -2 lg( x ) + lg( 1 2 · 2 )

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

= -2 lg( x )