Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 (64) .

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Wir suchen den Logarithmus von 64 zur Basis 4, also die Hochzahl mit der man 4 potenzieren muss, um auf 64 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 4 = 64 gilt.

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

log 4 (64) = 3, eben weil 43 = 64 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 18 ( 1 324 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 324 zur Basis 18, also die Hochzahl mit der man 18 potenzieren muss, um auf 1 324 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 18 = 1 324 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 18-Potenz zu schreiben versuchen, also 18 = 1 324

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

log 18 ( 1 324 ) = -2, eben weil 18-2 = 1 324 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 25 ( 125 ) .

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Man kann erkennen, dass 125 eine Potenz ist: 125 = 5 3

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 5 sondern zur Basis 25 suchen und 25 gerade 5² ist (also 5 = 25 = 25 1 2 ), formen wir 5 3 noch so um, dass sie 25 als Basis hat:

5 3 = ( 25 1 2 ) 3 = 25 3 2

log 25 ( 125 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 5 3 = 25 3 2 zur Basis 25 suchen, also die Hochzahl mit der man 25 potenzieren muss, um auf 5 3 = 25 3 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 25 = 5 3 = 25 3 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 25 ( 125 ) = log 25 ( 25 3 2 ) = 3 2 , eben weil 25 3 2 = 125 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 4 (19) liegt.

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Wir suchen 4er-Potenzen in der Näher von 19, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 19 ist.

Dabei kommt man auf 4 2 = 42 < 19 und auf 4 3 = 43 > 19.

Und da wir bei log 4 (19) ja das ☐ von 4 = 19 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 2 und 3 liegen, wegen:
42 = 4 2 < 19 < 4 3 = 43

Es gilt somit: 2 < log 4 (19) < 3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 100x ) -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( 100x ) -4 lg( x )
= lg( 100 ) + lg( x ) -4 lg( x )
= lg( 10 2 ) + lg( x ) -4 lg( x )
= 2 + lg( x ) -4 lg( x )
= -3 lg( x ) +2

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: log 3 ( 135 ) - log 3 ( 5 ) .

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log 3 ( 135 ) - log 3 ( 5 )

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

= log 3 ( 135 5 )

= log 3 ( 27 )

= log 3 ( 3 3 )

= 3

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
lg( x 4 ) + lg( x 2 ) -2 lg( x 4 )
= 4 lg( x ) +2 lg( x ) -8 lg( x )
= -2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term - lg( 40000x ) - lg( 1 2 x 3 ) + lg( 20 x 2 ) soweit wie möglich.

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- lg( 40000x ) - lg( 1 2 x 3 ) + lg( 20 x 2 )

= - lg( 40000x ) - lg( 1 2 x -3 ) + lg( 20 x -2 )

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

= -( lg( 40000 ) + lg( x ) ) - ( lg( 1 2 ) + lg( 1 x 3 ) ) + ( lg( 20 ) + lg( 1 x 2 ) )

= - lg( 40000 ) - lg( x ) - lg( 1 2 ) - lg( 1 x 3 ) + lg( 20 ) + lg( 1 x 2 )

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

= - lg( 40000 ) - lg( x ) - lg( 1 2 ) +3 lg( x ) + lg( 20 ) -2 lg( x )

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

= - lg( 40000 ) - lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 2 ) +3 lg( x ) + lg( 20 ) -2 lg( x )

= - lg( 40000 ) + lg( 20 ) + lg( 2 )

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

= lg( 1 40000 · 20 · 2 )

= lg( 1 1000 )

= lg( 10 -3 )

= -3