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 2 ( 2 4 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 2 4 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 2 4 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2☐ = 2 4 gilt.

Wenn wir jetzt die 2 4 als 2 1 4 umschreiben, steht die Lösung praktisch schon da: 2☐ = 2 1 4

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

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 100 ( 1 10 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 10 um: 1 10 = 10 -1

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 -1 noch so um, dass sie 100 als Basis hat:

10 -1 = ( 100 1 2 ) -1 = 100 - 1 2

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

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

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

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 5 (18) liegt.

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Wir suchen 5er-Potenzen in der Näher von 18, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 18 ist.

Dabei kommt man auf 5 = 51 < 18 und auf 5 2 = 52 > 18.

Und da wir bei log 5 (18) ja das ☐ von 5☐ = 18 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 1 und 2 liegen, wegen:
51 = 5 < 18 < 5 2 = 52

Es gilt somit: 1 < log 5 (18) < 2

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 100000000x ) +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( 100000000x ) +3 lg( x )
= lg( 100000000 ) + lg( x ) +3 lg( x )
= lg( 10 8 ) + lg( x ) +3 lg( x )
= 8 + lg( x ) +3 lg( x )
= 4 lg( x ) +8

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 500000 ) + lg( 2 ) .

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lg( 500000 ) + lg( 2 )

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

= lg( 500000 · 2 )

= lg( 1000000 )

= lg( 10 6 )

= 6

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term 4 lg( x 4 ) + lg( x 4 ) zu einem Vielfachen von lg( x ) .

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
4 lg( x 4 ) + lg( x 4 )
= 16 lg( x ) +4 lg( x )
= 20 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 50 x 2 ) + lg( 2 x 2 ) + lg( 1 100 x 3 ) soweit wie möglich.

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lg( 50 x 2 ) + lg( 2 x 2 ) + lg( 1 100 x 3 )

= lg( 50 x -2 ) + lg( 2 x 2 ) + lg( 1 100 x -3 )

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

= lg( 50 ) + lg( 1 x 2 ) + ( lg( 2 ) + lg( x 2 ) ) + ( lg( 1 100 ) + lg( 1 x 3 ) )

= lg( 50 ) + lg( 1 x 2 ) + lg( 2 ) + lg( x 2 ) + lg( 1 100 ) + lg( 1 x 3 )

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

= lg( 50 ) -2 lg( x ) + lg( 2 ) +2 lg( x ) + lg( 1 100 ) -3 lg( x )

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

= lg( 50 ) -2 lg( x ) + lg( 2 ) +2 lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 100 ) -3 lg( x )

= -3 lg( x ) - lg( 100 ) + lg( 50 ) + lg( 2 )

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

= -3 lg( x ) + lg( 1 100 · 50 · 2 )

= -3 lg( x ) + lg( 1 2 · 2 )

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

= -3 lg( x )