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 2 ( 1 16 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 16 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 1 16 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2 = 1 16 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 2-Potenz zu schreiben versuchen, also 2 = 1 16

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

log 2 ( 1 16 ) = -4, eben weil 2-4 = 1 16 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 2 ( 32 ) .

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Zuerst schreiben wir 32 um: 32 = 32 1 2

Man kann erkennen, dass 32 eine Potenz ist: 32 = 2 5

Also schreiben wir 32 = 32 1 2 = ( 2 5 ) 1 2 = 2 5 2

log 2 ( 32 ) = log 2 ( 2 5 2 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 2 5 2 zur Basis 2 suchen, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 2 5 2 zu kommen.

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

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 2 ( 32 ) = log 2 ( 2 5 2 ) = 5 2 , eben weil 2 5 2 = 32 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 5 (2) liegt.

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Wir suchen 5er-Potenzen in der Näher von 2, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 2 ist.

Dabei kommt man auf 1 = 50 < 2 und auf 5 = 51 > 2.

Und da wir bei log 5 (2) ja das ☐ von 5 = 2 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 0 und 1 liegen, wegen:
50 = 1 < 2 < 5 = 51

Es gilt somit: 0 < log 5 (2) < 1

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 100x ) -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( 100x ) -5 lg( x )
= lg( 100 ) + lg( x ) -5 lg( x )
= lg( 10 2 ) + lg( x ) -5 lg( x )
= 2 + lg( x ) -5 lg( x )
= -4 lg( x ) +2

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 2000 ) - lg( 20 ) .

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lg( 2000 ) - lg( 20 )

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

= lg( 2000 20 )

= lg( 100 )

= lg( 10 2 )

= 2

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

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

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
2 lg( 1 x 3 ) + lg( 1 x ) + lg( x 4 )
= 2 lg( x -3 ) + lg( x - 1 2 ) + lg( x 4 )
= -6 lg( x ) - 1 2 lg( x ) +4 lg( x )
= - 5 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term - lg( 1 5 x 5 ) + lg( 20 x ) + lg( 1 100 x 3 ) soweit wie möglich.

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- lg( 1 5 x 5 ) + lg( 20 x ) + lg( 1 100 x 3 )

= - lg( 1 5 x 5 ) + lg( 20 x -1 ) + lg( 1 100 x 3 )

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

= -( lg( 1 5 ) + lg( x 5 ) ) + ( lg( 20 ) + lg( 1 x ) ) + ( lg( 1 100 ) + lg( x 3 ) )

= - lg( 1 5 ) - lg( x 5 ) + lg( 20 ) + lg( 1 x ) + lg( 1 100 ) + lg( x 3 )

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

= - lg( 1 5 ) -5 lg( x ) + lg( 20 ) - 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( 1 ) + lg( 5 ) -5 lg( x ) + lg( 20 ) - lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 100 ) +3 lg( x )

= -3 lg( x ) - lg( 100 ) + lg( 20 ) + lg( 5 )

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

= -3 lg( x ) + lg( 1 100 · 20 · 5 )

= -3 lg( x ) + lg( 1 5 · 5 )

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

= -3 lg( x )