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 3 ( 1 9 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 9 zur Basis 3, also die Hochzahl mit der man 3 potenzieren muss, um auf 1 9 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 3 = 1 9 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 3-Potenz zu schreiben versuchen, also 3 = 1 9

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

log 3 ( 1 9 ) = -2, eben weil 3-2 = 1 9 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 10 ( 1 10000000 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 10000000 um: 1 10000000 = 10000000 - 1 2

Man kann erkennen, dass 10000000 eine Potenz ist: 10000000 = 10 7

Also schreiben wir 1 10000000 = 10000000 - 1 2 = ( 10 7 ) - 1 2 = 10 - 7 2

log 10 ( 1 10000000 ) = log 10 ( 10 - 7 2 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 10 - 7 2 zur Basis 10 suchen, also die Hochzahl mit der man 10 potenzieren muss, um auf 10 - 7 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 10 = 10 - 7 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 10 ( 1 10000000 ) = log 10 ( 10 - 7 2 ) = - 7 2 , eben weil 10 - 7 2 = 1 10000000 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 5 (17) liegt.

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Wir suchen 5er-Potenzen in der Näher von 17, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 17 ist.

Dabei kommt man auf 5 = 51 < 17 und auf 5 2 = 52 > 17.

Und da wir bei log 5 (17) ja das ☐ von 5 = 17 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 1 und 2 liegen, wegen:
51 = 5 < 17 < 5 2 = 52

Es gilt somit: 1 < log 5 (17) < 2

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 10000x ) + 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( 10000x ) + lg( x )
= lg( 10000 ) + lg( x ) + lg( x )
= lg( 10 4 ) + lg( x ) + lg( x )
= 4 + lg( x ) + lg( x )
= 2 lg( x ) +4

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

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

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lg( 0,2 ) - lg( 2 )

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

= lg( 0.2 2 )

= lg( 0,1 )

= lg( 10 -1 )

= -1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term 4 lg( 1 x ) +2 lg( 1 x 3 ) zu einem Vielfachen von lg( x ) .

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
4 lg( 1 x ) +2 lg( 1 x 3 )
= 4 lg( x -1 ) +2 lg( x -3 )
= -4 lg( x ) -6 lg( x )
= -10 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20 x 2 ) - lg( 1 2 ) + lg( 1 4000 x 2 ) soweit wie möglich.

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lg( 20 x 2 ) - lg( 1 2 ) + lg( 1 4000 x 2 )

= lg( 20 x -2 ) - lg( 1 2 ) + lg( 1 4000 x 2 )

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

= lg( 20 ) + lg( 1 x 2 ) - ( lg( 1 2 ) + lg( 1 ) ) + ( lg( 1 4000 ) + lg( x 2 ) )

= lg( 20 ) + lg( 1 x 2 ) - lg( 1 2 ) - lg( 1 ) + lg( 1 4000 ) + lg( x 2 )

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

= lg( 20 ) -2 lg( x ) - lg( 1 2 ) +0 + lg( 1 4000 ) +2 lg( x )

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( 2 ) +0 + lg( 1 ) - lg( 4000 ) +2 lg( x )

= - lg( 4000 ) + lg( 20 ) + lg( 2 )

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

= lg( 1 4000 · 20 · 2 )

= lg( 1 100 )

= lg( 10 -2 )

= -2