Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 (5) .

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

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

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

log 5 (5) = 1, eben weil 51 = 5 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 9 ( 1 3 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 3 um: 1 3 = 3 -1

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 3 sondern zur Basis 9 suchen und 9 gerade 3² ist (also 3 = 9 = 9 1 2 ), formen wir 3 -1 noch so um, dass sie 9 als Basis hat:

3 -1 = ( 9 1 2 ) -1 = 9 - 1 2

log 9 ( 1 3 ) = log 9 ( 3 -1 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 3 -1 = 9 - 1 2 zur Basis 9 suchen, also die Hochzahl mit der man 9 potenzieren muss, um auf 3 -1 = 9 - 1 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 9 = 3 -1 = 9 - 1 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 9 ( 1 3 ) = log 9 ( 3 -1 ) = log 9 ( 9 - 1 2 ) = - 1 2 , eben weil 9 - 1 2 = 1 3 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 3 ( 1 62 ) liegt.

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Wir suchen 3er-Potenzen in der Näher von 1 62 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 62 ist.

Dabei kommt man auf 1 81 = 1 3 4 = 3-4 < 1 62 und auf 1 27 = 1 3 3 = 3-3 > 1 62 .

Und da wir bei log 3 ( 1 62 ) ja das ☐ von 3 = 1 62 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -4 und -3 liegen, wegen:
3-4 = 1 3 4 = 1 81 < 1 62 < 1 27 = 1 3 3 = 3-3

Es gilt somit: -4 < log 3 ( 1 62 ) < -3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 0,001x ) -4 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( 0,001x ) -4 lg( x )
= lg( 0,001 ) + lg( x ) -4 lg( x )
= lg( 10 -3 ) + lg( x ) -4 lg( x )
= -3 + lg( x ) -4 lg( x )
= -3 lg( x ) -3

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 5000 ) - lg( 50 ) .

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lg( 5000 ) - lg( 50 )

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

= lg( 5000 50 )

= lg( 100 )

= lg( 10 2 )

= 2

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
-2 lg( 1 x ) + lg( x )
= -2 lg( x -1 ) + lg( x 1 2 )
= 2 lg( x ) + 1 2 lg( x )
= 5 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 1 500 x 4 ) - lg( 1 20 x 2 ) + lg( 25 x 3 ) soweit wie möglich.

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lg( 1 500 x 4 ) - lg( 1 20 x 2 ) + lg( 25 x 3 )

= lg( 1 500 x 4 ) - lg( 1 20 x -2 ) + lg( 25 x -3 )

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

= lg( 1 500 ) + lg( x 4 ) - ( lg( 1 20 ) + lg( 1 x 2 ) ) + ( lg( 25 ) + lg( 1 x 3 ) )

= lg( 1 500 ) + lg( x 4 ) - lg( 1 20 ) - lg( 1 x 2 ) + lg( 25 ) + lg( 1 x 3 )

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

= lg( 1 500 ) +4 lg( x ) - lg( 1 20 ) +2 lg( x ) + lg( 25 ) -3 lg( x )

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

= lg( 1 ) - lg( 500 ) +4 lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 20 ) +2 lg( x ) + lg( 25 ) -3 lg( x )

= 3 lg( x ) - lg( 500 ) + lg( 25 ) + lg( 20 )

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

= 3 lg( x ) + lg( 1 500 · 25 · 20 )

= 3 lg( x ) + lg( 1 20 · 20 )

= 3 lg( x ) + lg( 1 )

= 3 lg( x )