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 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 64 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 64 um: 1 64 = 64 -1

Man kann erkennen, dass 64 eine Potenz ist: 64 = 4 3

Also schreiben wir 1 64 = 64 -1 = ( 4 3 ) -1 = 4 -3

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 -3 noch so um, dass sie 16 als Basis hat:

4 -3 = ( 16 1 2 ) -3 = 16 - 3 2

log 16 ( 1 64 ) = log 16 ( 4 -3 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 4 -3 = 16 - 3 2 zur Basis 16 suchen, also die Hochzahl mit der man 16 potenzieren muss, um auf 4 -3 = 16 - 3 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 16 = 4 -3 = 16 - 3 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 16 ( 1 64 ) = log 16 ( 4 -3 ) = log 16 ( 16 - 3 2 ) = - 3 2 , eben weil 16 - 3 2 = 1 64 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 5 (58) liegt.

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Wir suchen 5er-Potenzen in der Näher von 58, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 58 ist.

Dabei kommt man auf 5 2 = 52 < 58 und auf 5 3 = 53 > 58.

Und da wir bei log 5 (58) ja das ☐ von 5 = 58 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 2 und 3 liegen, wegen:
52 = 5 2 < 58 < 5 3 = 53

Es gilt somit: 2 < log 5 (58) < 3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 10000000x ) +5 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( 10000000x ) +5 lg( x )
= lg( 10000000 ) + lg( x ) +5 lg( x )
= lg( 10 7 ) + lg( x ) +5 lg( x )
= 7 + lg( x ) +5 lg( x )
= 6 lg( x ) +7

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 20000 ) + lg( 5 ) .

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lg( 20000 ) + lg( 5 )

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

= lg( 20000 · 5 )

= lg( 100000 )

= lg( 10 5 )

= 5

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 2 x ) + lg( 25 x 2 ) + lg( 1 50 x 3 ) soweit wie möglich.

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lg( 2 x ) + lg( 25 x 2 ) + lg( 1 50 x 3 )

= lg( 2 x -1 ) + lg( 25 x 2 ) + lg( 1 50 x -3 )

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

= lg( 2 ) + lg( 1 x ) + ( lg( 25 ) + lg( x 2 ) ) + ( lg( 1 50 ) + lg( 1 x 3 ) )

= lg( 2 ) + lg( 1 x ) + lg( 25 ) + lg( x 2 ) + lg( 1 50 ) + lg( 1 x 3 )

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

= lg( 2 ) - lg( x ) + lg( 25 ) +2 lg( x ) + lg( 1 50 ) -3 lg( x )

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

= lg( 2 ) - lg( x ) + lg( 25 ) +2 lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 50 ) -3 lg( x )

= -2 lg( x ) - lg( 50 ) + lg( 25 ) + lg( 2 )

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

= -2 lg( x ) + lg( 1 50 · 25 · 2 )

= -2 lg( x ) + lg( 1 2 · 2 )

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

= -2 lg( x )