Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 2 (32) .

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Wir suchen den Logarithmus von 32 zur Basis 2, also die Hochzahl mit der man 2 potenzieren muss, um auf 32 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 2☐ = 32 gilt.

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

log 2 (32) = 5, eben weil 25 = 32 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 144 ( 12 ) .

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Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 12 sondern zur Basis 144 suchen und 144 gerade 12² ist (also 12 = 144 = 144 1 2 ), formen wir 12 noch so um, dass sie 144 als Basis hat:

12 = 144 1 2

log 144 ( 12 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 12 = 144 1 2 zur Basis 144 suchen, also die Hochzahl mit der man 144 potenzieren muss, um auf 12 = 144 1 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 144☐ = 12 = 144 1 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 144 ( 12 ) = log 144 ( 144 1 2 ) = 1 2 , eben weil 144 1 2 = 12 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 3 ( 1 46 ) liegt.

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Wir suchen 3er-Potenzen in der Näher von 1 46 , also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 1 46 ist.

Dabei kommt man auf 1 81 = 1 3 4 = 3-4 < 1 46 und auf 1 27 = 1 3 3 = 3-3 > 1 46 .

Und da wir bei log 3 ( 1 46 ) ja das ☐ von 3☐ = 1 46 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen -4 und -3 liegen, wegen:
3-4 = 1 3 4 = 1 81 < 1 46 < 1 27 = 1 3 3 = 3-3

Es gilt somit: -4 < log 3 ( 1 46 ) < -3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 0.00001x ) + 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( 0.00001x ) + lg( x )
= lg( 0.00001 ) + lg( x ) + lg( x )
= lg( 10 -5 ) + lg( x ) + lg( x )
= -5 + lg( x ) + lg( x )
= 2 lg( x ) -5

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 lg( 1 x ) + lg( 1 x ) +2 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( 1 x ) + lg( 1 x ) +2 lg( 1 x 2 )
= lg( x - 1 2 ) + lg( x - 1 2 ) +2 lg( x -2 )
= - 1 2 lg( x ) - 1 2 lg( x ) -4 lg( x )
= -5 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 2 ) + lg( 20 x 8 ) + lg( 1 40 x 4 ) soweit wie möglich.

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lg( 2 ) + lg( 20 x 8 ) + lg( 1 40 x 4 )

= lg( 2 ) + lg( 20 x -8 ) + lg( 1 40 x 4 )

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

= lg( 2 ) + lg( 1 ) + ( lg( 20 ) + lg( 1 x 8 ) ) + ( lg( 1 40 ) + lg( x 4 ) )

= lg( 2 ) + lg( 1 ) + lg( 20 ) + lg( 1 x 8 ) + lg( 1 40 ) + lg( x 4 )

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

= lg( 2 ) +0 + lg( 20 ) -8 lg( x ) + lg( 1 40 ) +4 lg( x )

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

= lg( 2 ) +0 + lg( 20 ) -8 lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 40 ) +4 lg( x )

= -4 lg( x ) - lg( 40 ) + lg( 20 ) + lg( 2 )

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

= -4 lg( x ) + lg( 1 40 · 20 · 2 )

= -4 lg( x ) + lg( 1 2 · 2 )

= -4 lg( x ) + lg( 1 )

= -4 lg( x )