Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 (1) .

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

Also was muss in das Kästchen, damit 4 = 1 gilt.

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

log 4 (1) = 0, eben weil 40 = 1 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 3 ( 3 ) .

Lösung einblenden

Wir suchen den Logarithmus von 3 zur Basis 3, also die Hochzahl mit der man 3 potenzieren muss, um auf 3 zu kommen.

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

Wenn wir jetzt die 3 als 3 1 2 umschreiben, steht die Lösung praktisch schon da: 3 = 3 1 2

log 3 ( 3 ) = 1 2 , eben weil 3 1 2 = 3 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 1 32 ) .

Lösung einblenden

Zuerst schreiben wir 1 32 um: 1 32 = 32 -1

Man kann erkennen, dass 32 eine Potenz ist: 32 = 2 5

Also schreiben wir 1 32 = 32 -1 = ( 2 5 ) -1 = 2 -5

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 2 sondern zur Basis 4 suchen und 4 gerade 2² ist (also 2 = 4 = 4 1 2 ), formen wir 2 -5 noch so um, dass sie 4 als Basis hat:

2 -5 = ( 4 1 2 ) -5 = 4 - 5 2

log 4 ( 1 32 ) = log 4 ( 2 -5 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 2 -5 = 4 - 5 2 zur Basis 4 suchen, also die Hochzahl mit der man 4 potenzieren muss, um auf 2 -5 = 4 - 5 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 4 = 2 -5 = 4 - 5 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 4 ( 1 32 ) = log 4 ( 2 -5 ) = log 4 ( 4 - 5 2 ) = - 5 2 , eben weil 4 - 5 2 = 1 32 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 10 ( 1 28.832.670 ) liegt.

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Wir suchen 10er-Potenzen in der Näher von 1 28.832.670 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 28.832.670 ist.

Dabei kommt man auf 1 100000000 = 1 10 8 = 10-8 < 1 28.832.670 und auf 1 10000000 = 1 10 7 = 10-7 > 1 28.832.670 .

Und da wir bei log 10 ( 1 28.832.670 ) ja das ☐ von 10 = 1 28.832.670 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -8 und -7 liegen, wegen:
10-8 = 1 10 8 = 1 100000000 < 1 28.832.670 < 1 10000000 = 1 10 7 = 10-7

Es gilt somit: -8 < log 10 ( 1 28.832.670 ) < -7

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache log 2 ( 32x ) - log 2 ( 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):
log 2 ( 32x ) - log 2 ( x )
= log 2 ( 32 ) + log 2 ( x ) - log 2 ( x )
= log 2 ( 2 5 ) + log 2 ( x ) - log 2 ( x )
= 5 + log 2 ( x ) - log 2 ( x )
= 5

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 2 ) - lg( 20 ) .

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lg( 2 ) - lg( 20 )

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

= lg( 2 20 )

= lg( 0,1 )

= lg( 10 -1 )

= -1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 25 2 x 3 ) + lg( 4 x ) - lg( 1 2 x 2 ) soweit wie möglich.

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lg( 25 2 x 3 ) + lg( 4 x ) - lg( 1 2 x 2 )

= lg( 25 2 x 3 ) + lg( 4 x -1 ) - lg( 1 2 x 2 )

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

= lg( 25 2 ) + lg( x 3 ) + ( lg( 4 ) + lg( 1 x ) ) - ( lg( 1 2 ) + lg( x 2 ) )

= lg( 25 2 ) + lg( x 3 ) + lg( 4 ) + lg( 1 x ) - lg( 1 2 ) - lg( x 2 )

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

= lg( 25 2 ) +3 lg( x ) + lg( 4 ) - lg( x ) - lg( 1 2 ) -2 lg( x )

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

= lg( 25 ) - lg( 2 ) +3 lg( x ) + lg( 4 ) - lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 2 ) -2 lg( x )

= lg( 25 ) + lg( 4 )

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

= lg( 25 · 4 )

= lg( 100 )

= lg( 10 2 )

= 2