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 10 ( 1 10000 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 10000 zur Basis 10, also die Hochzahl mit der man 10 potenzieren muss, um auf 1 10000 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 10 = 1 10000 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 10-Potenz zu schreiben versuchen, also 10 = 1 10000

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

log 10 ( 1 10000 ) = -4, eben weil 10-4 = 1 10000 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 100 ( 10 ) .

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Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 10 sondern zur Basis 100 suchen und 100 gerade 10² ist (also 10 = 100 = 100 1 2 ), formen wir 10 noch so um, dass sie 100 als Basis hat:

10 = 100 1 2

log 100 ( 10 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 10 = 100 1 2 zur Basis 100 suchen, also die Hochzahl mit der man 100 potenzieren muss, um auf 10 = 100 1 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 100 = 10 = 100 1 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 100 ( 10 ) = log 100 ( 100 1 2 ) = 1 2 , eben weil 100 1 2 = 10 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 13 ( 1 42 ) liegt.

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Wir suchen 13er-Potenzen in der Näher von 1 42 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 42 ist.

Dabei kommt man auf 1 169 = 1 13 2 = 13-2 < 1 42 und auf 1 13 = 1 13 = 13-1 > 1 42 .

Und da wir bei log 13 ( 1 42 ) ja das ☐ von 13 = 1 42 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -2 und -1 liegen, wegen:
13-2 = 1 13 2 = 1 169 < 1 42 < 1 13 = 1 13 = 13-1

Es gilt somit: -2 < log 13 ( 1 42 ) < -1

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 100000 x ) +3 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( 100000 x ) +3 lg( x )
= lg( 100000 ) - lg( x ) +3 lg( x )
= lg( 10 5 ) - lg( x ) +3 lg( x )
= 5 - lg( x ) +3 lg( x )
= 2 lg( x ) +5

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 40 ) - lg( 4 ) .

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lg( 40 ) - lg( 4 )

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

= lg( 40 4 )

= lg( 10 )

= 1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 5 x 2 ) - lg( 10 x 3 ) - lg( 1 2 x ) soweit wie möglich.

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lg( 5 x 2 ) - lg( 10 x 3 ) - lg( 1 2 x )

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

= lg( 5 ) + lg( x 2 ) - ( lg( 10 ) + lg( x 3 ) ) - ( lg( 1 2 ) + lg( x ) )

= lg( 5 ) + lg( x 2 ) - lg( 10 ) - lg( x 3 ) - lg( 1 2 ) - lg( x )

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

= lg( 5 ) +2 lg( x ) - lg( 10 ) -3 lg( x ) - lg( 1 2 ) - lg( x )

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

= lg( 5 ) +2 lg( x ) - lg( 10 ) -3 lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 2 ) - lg( x )

= -2 lg( x ) - lg( 10 ) + lg( 5 ) + lg( 2 )

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

= -2 lg( x ) + lg( 1 10 · 5 · 2 )

= -2 lg( x ) + lg( 1 2 · 2 )

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

= -2 lg( x )