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 2 ( 1 16 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 16 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 1 16 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2 = 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 2-Potenz zu schreiben versuchen, also 2 = 1 16

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

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

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 25 ( 1 5 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 5 um: 1 5 = 5 -1

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 -1 noch so um, dass sie 25 als Basis hat:

5 -1 = ( 25 1 2 ) -1 = 25 - 1 2

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

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

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

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 13 (110) liegt.

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Wir suchen 13er-Potenzen in der Näher von 110, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 110 ist.

Dabei kommt man auf 13 = 131 < 110 und auf 13 2 = 132 > 110.

Und da wir bei log 13 (110) ja das ☐ von 13 = 110 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 1 und 2 liegen, wegen:
131 = 13 < 110 < 13 2 = 132

Es gilt somit: 1 < log 13 (110) < 2

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 100x ) -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( 100x ) -5 lg( x )
= lg( 100 ) + lg( x ) -5 lg( x )
= lg( 10 2 ) + lg( x ) -5 lg( x )
= 2 + lg( x ) -5 lg( x )
= -4 lg( x ) +2

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 200 ) + lg( 50 ) .

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lg( 200 ) + lg( 50 )

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

= lg( 200 · 50 )

= lg( 10000 )

= lg( 10 4 )

= 4

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20 x 2 ) + lg( 1 100000 x 2 ) - lg( 1 5 ) soweit wie möglich.

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lg( 20 x 2 ) + lg( 1 100000 x 2 ) - lg( 1 5 )

= lg( 20 x 2 ) + lg( 1 100.000 x -2 ) - lg( 1 5 )

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

= lg( 20 ) + lg( x 2 ) + ( lg( 1 100.000 ) + lg( 1 x 2 ) ) - ( lg( 1 5 ) + lg( 1 ) )

= lg( 20 ) + lg( x 2 ) + lg( 1 100.000 ) + lg( 1 x 2 ) - lg( 1 5 ) - lg( 1 )

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

= lg( 20 ) +2 lg( x ) + lg( 1 100.000 ) -2 lg( x ) - lg( 1 5 ) +0

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( 100000 ) -2 lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 5 ) +0

= - lg( 100000 ) + lg( 20 ) + lg( 5 )

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

= lg( 1 100.000 · 20 · 5 )

= lg( 1 1000 )

= lg( 10 -3 )

= -3