Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 (16) .

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

Also was muss in das Kästchen, damit 4 = 16 gilt.

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

log 4 (16) = 2, eben weil 42 = 16 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 4 5 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 4 5 zur Basis 4, also die Hochzahl mit der man 4 potenzieren muss, um auf 4 5 zu kommen.

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

Wenn wir jetzt die 4 5 als 4 1 5 umschreiben, steht die Lösung praktisch schon da: 4 = 4 1 5

log 4 ( 4 5 ) = 1 5 , eben weil 4 1 5 = 4 5 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 169 ( 1 13 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 13 um: 1 13 = 13 -1

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 13 sondern zur Basis 169 suchen und 169 gerade 13² ist (also 13 = 169 = 169 1 2 ), formen wir 13 -1 noch so um, dass sie 169 als Basis hat:

13 -1 = ( 169 1 2 ) -1 = 169 - 1 2

log 169 ( 1 13 ) = log 169 ( 13 -1 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 13 -1 = 169 - 1 2 zur Basis 169 suchen, also die Hochzahl mit der man 169 potenzieren muss, um auf 13 -1 = 169 - 1 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 169 = 13 -1 = 169 - 1 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 169 ( 1 13 ) = log 169 ( 13 -1 ) = log 169 ( 169 - 1 2 ) = - 1 2 , eben weil 169 - 1 2 = 1 13 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 10 ( 1 5443 ) liegt.

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Wir suchen 10er-Potenzen in der Näher von 1 5443 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 5443 ist.

Dabei kommt man auf 1 10000 = 1 10 4 = 10-4 < 1 5443 und auf 1 1000 = 1 10 3 = 10-3 > 1 5443 .

Und da wir bei log 10 ( 1 5443 ) ja das ☐ von 10 = 1 5443 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -4 und -3 liegen, wegen:
10-4 = 1 10 4 = 1 10000 < 1 5443 < 1 1000 = 1 10 3 = 10-3

Es gilt somit: -4 < log 10 ( 1 5443 ) < -3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 0,01x ) - 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( 0,01x ) - lg( x )
= lg( 0,01 ) + lg( x ) - lg( x )
= lg( 10 -2 ) + lg( x ) - lg( x )
= -2 + lg( x ) - lg( x )
= -2

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 200 ) - lg( 20 ) .

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lg( 200 ) - lg( 20 )

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

= lg( 200 20 )

= lg( 10 )

= 1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term 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):
lg( x ) + lg( x 2 )
= lg( x 1 2 ) + lg( x 2 )
= 1 2 lg( x ) +2 lg( x )
= 5 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20 x 2 ) + lg( 4 x ) - lg( 80000 x 3 ) soweit wie möglich.

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lg( 20 x 2 ) + lg( 4 x ) - lg( 80000 x 3 )

= lg( 20 x -2 ) + lg( 4 x -1 ) - lg( 80000 x -3 )

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

= lg( 20 ) + lg( 1 x 2 ) + ( lg( 4 ) + lg( 1 x ) ) - ( lg( 80000 ) + lg( 1 x 3 ) )

= lg( 20 ) + lg( 1 x 2 ) + lg( 4 ) + lg( 1 x ) - lg( 80000 ) - lg( 1 x 3 )

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

= lg( 20 ) -2 lg( x ) + lg( 4 ) - lg( x ) - lg( 80000 ) +3 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( 4 ) - lg( x ) - lg( 80000 ) +3 lg( x )

= - lg( 80000 ) + lg( 20 ) + lg( 4 )

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

= lg( 1 80000 · 20 · 4 )

= lg( 1 1000 )

= lg( 10 -3 )

= -3