Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 2 (256) .

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Wir suchen den Logarithmus von 256 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 256 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2☐ = 256 gilt.

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

log 2 (256) = 8, eben weil 28 = 256 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 2 ( 2 3 ) .

Lösung einblenden

Wir suchen den Logarithmus von 2 3 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 2 3 zu kommen.

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

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

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

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 1 32 ) .

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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 4 (2) liegt.

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Wir suchen 4er-Potenzen in der Näher von 2, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 2 ist.

Dabei kommt man auf 1 = 40 < 2 und auf 4 = 41 > 2.

Und da wir bei log 4 (2) ja das ☐ von 4☐ = 2 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 0 und 1 liegen, wegen:
40 = 1 < 2 < 4 = 41

Es gilt somit: 0 < log 4 (2) < 1

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache log 3 ( 27 x ) + log 3 ( 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 3 ( 27 x ) + log 3 ( x )
= log 3 ( 27 ) - log 3 ( x ) + log 3 ( x )
= log 3 ( 3 3 ) - log 3 ( x ) + log 3 ( x )
= 3 - log 3 ( x ) + log 3 ( x )
= 3

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 0,2 ) - lg( 20 ) .

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lg( 0,2 ) - lg( 20 )

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

= lg( 0.2 20 )

= lg( 0,01 )

= lg( 10 -2 )

= -2

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 1 x ) + lg( x 4 ) 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 4 )
= lg( x -1 ) + lg( x 4 )
= - lg( x ) +4 lg( x )
= 3 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 25 x ) + lg( 5 x 2 ) + lg( 1 125 x 4 ) soweit wie möglich.

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lg( 25 x ) + lg( 5 x 2 ) + lg( 1 125 x 4 )

= lg( 25 x -1 ) + lg( 5 x 2 ) + lg( 1 125 x -4 )

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

= lg( 25 ) + lg( 1 x ) + ( lg( 5 ) + lg( x 2 ) ) + ( lg( 1 125 ) + lg( 1 x 4 ) )

= lg( 25 ) + lg( 1 x ) + lg( 5 ) + lg( x 2 ) + lg( 1 125 ) + lg( 1 x 4 )

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

= lg( 25 ) - lg( x ) + lg( 5 ) +2 lg( x ) + lg( 1 125 ) -4 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( x ) + lg( 5 ) +2 lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 125 ) -4 lg( x )

= -3 lg( x ) - lg( 125 ) + lg( 25 ) + lg( 5 )

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

= -3 lg( x ) + lg( 1 125 · 25 · 5 )

= -3 lg( x ) + lg( 1 5 · 5 )

= -3 lg( x ) + lg( 1 )

= -3 lg( x )