Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 3 (27) .

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Wir suchen den Logarithmus von 27 zur Basis 3, also die Hochzahl mit der man 3 potenzieren muss, um auf 27 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 3 = 27 gilt.

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

log 3 (27) = 3, eben weil 33 = 27 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 ( 5 5 ) .

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

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

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

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

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 16 ( 1 4 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 4 um: 1 4 = 4 -1

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 4 sondern zur Basis 16 suchen und 16 gerade 4² ist (also 4 = 16 = 16 1 2 ), formen wir 4 -1 noch so um, dass sie 16 als Basis hat:

4 -1 = ( 16 1 2 ) -1 = 16 - 1 2

log 16 ( 1 4 ) = log 16 ( 4 -1 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 4 -1 = 16 - 1 2 zur Basis 16 suchen, also die Hochzahl mit der man 16 potenzieren muss, um auf 4 -1 = 16 - 1 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 16 = 4 -1 = 16 - 1 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 16 ( 1 4 ) = log 16 ( 4 -1 ) = log 16 ( 16 - 1 2 ) = - 1 2 , eben weil 16 - 1 2 = 1 4 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 3 (45) liegt.

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Wir suchen 3er-Potenzen in der Näher von 45, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 45 ist.

Dabei kommt man auf 3 3 = 33 < 45 und auf 3 4 = 34 > 45.

Und da wir bei log 3 (45) ja das ☐ von 3 = 45 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 3 und 4 liegen, wegen:
33 = 3 3 < 45 < 3 4 = 34

Es gilt somit: 3 < log 3 (45) < 4

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache log 3 ( 9x ) - 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 ( 9x ) - log 3 ( x )
= log 3 ( 9 ) + log 3 ( x ) - log 3 ( x )
= log 3 ( 3 2 ) + log 3 ( x ) - log 3 ( x )
= 2 + log 3 ( x ) - log 3 ( x )
= 2

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 40000000 ) + lg( 25 ) .

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lg( 40000000 ) + lg( 25 )

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

= lg( 40000000 · 25 )

= lg( 1000000000 )

= lg( 10 9 )

= 9

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
2 lg( x 2 ) + lg( 1 x 2 ) + lg( 1 x )
= 2 lg( x 2 ) + lg( x -2 ) + lg( x - 1 2 )
= 4 lg( x ) -2 lg( x ) - 1 2 lg( x )
= 3 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 5 ) + lg( 100 x 4 ) - lg( 1 2 x 4 ) soweit wie möglich.

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lg( 5 ) + lg( 100 x 4 ) - lg( 1 2 x 4 )

= lg( 5 ) + lg( 100 x -4 ) - lg( 1 2 x -4 )

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

= lg( 5 ) + lg( 1 ) + ( lg( 100 ) + lg( 1 x 4 ) ) - ( lg( 1 2 ) + lg( 1 x 4 ) )

= lg( 5 ) + lg( 1 ) + lg( 100 ) + lg( 1 x 4 ) - lg( 1 2 ) - lg( 1 x 4 )

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

= lg( 5 ) +0 + lg( 100 ) -4 lg( x ) - lg( 1 2 ) +4 lg( x )

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

= lg( 5 ) +0 + lg( 100 ) -4 lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 2 ) +4 lg( x )

= lg( 100 ) + lg( 5 ) + lg( 2 )

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

= lg( 100 · 5 · 2 )

= lg( 1000 )

= lg( 10 3 )

= 3