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 5 ( 1 5 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 5 zur Basis 5, also die Hochzahl mit der man 5 potenzieren muss, um auf 1 5 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 5 = 1 5 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 5-Potenz zu schreiben versuchen, also 5 = 1 5

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

log 5 ( 1 5 ) = -1, eben weil 5-1 = 1 5 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 100 ( 1000000000 ) .

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Man kann erkennen, dass 1000000000 eine Potenz ist: 1000000000 = 10 9

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 10 sondern zur Basis 100 suchen und 100 gerade 10² ist (also 10 = 100 = 100 1 2 ), formen wir 10 9 noch so um, dass sie 100 als Basis hat:

10 9 = ( 100 1 2 ) 9 = 100 9 2

log 100 ( 1000000000 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 10 9 = 100 9 2 zur Basis 100 suchen, also die Hochzahl mit der man 100 potenzieren muss, um auf 10 9 = 100 9 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 100 = 10 9 = 100 9 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 100 ( 1000000000 ) = log 100 ( 100 9 2 ) = 9 2 , eben weil 100 9 2 = 1000000000 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 11 (42) liegt.

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Wir suchen 11er-Potenzen in der Näher von 42, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 42 ist.

Dabei kommt man auf 11 = 111 < 42 und auf 11 2 = 112 > 42.

Und da wir bei log 11 (42) ja das ☐ von 11 = 42 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 1 und 2 liegen, wegen:
111 = 11 < 42 < 11 2 = 112

Es gilt somit: 1 < log 11 (42) < 2

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 1000000000 x ) +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( 1000000000 x ) +4 lg( x )
= lg( 1000000000 ) - lg( x ) +4 lg( x )
= lg( 10 9 ) - lg( x ) +4 lg( x )
= 9 - lg( x ) +4 lg( x )
= 3 lg( x ) +9

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 5000 ) + lg( 20 ) .

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lg( 5000 ) + lg( 20 )

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

= lg( 5000 · 20 )

= lg( 100000 )

= lg( 10 5 )

= 5

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term -2 lg( x 3 ) + lg( 1 x 3 ) -2 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( x 3 ) + lg( 1 x 3 ) -2 lg( x 4 )
= -2 lg( x 3 ) + lg( x -3 ) -2 lg( x 4 )
= -6 lg( x ) -3 lg( x ) -8 lg( x )
= -17 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 4 x 3 ) + lg( 5 x 3 ) + lg( 5 ) soweit wie möglich.

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lg( 4 x 3 ) + lg( 5 x 3 ) + lg( 5 )

= lg( 4 x -3 ) + lg( 5 x 3 ) + lg( 5 )

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

= lg( 4 ) + lg( 1 x 3 ) + ( lg( 5 ) + lg( x 3 ) ) + ( lg( 5 ) + lg( 1 ) )

= lg( 4 ) + lg( 1 x 3 ) + lg( 5 ) + lg( x 3 ) + lg( 5 ) + lg( 1 )

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

= lg( 4 ) -3 lg( x ) + lg( 5 ) +3 lg( x ) + lg( 5 ) +0

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

= lg( 4 ) -3 lg( x ) + lg( 5 ) +3 lg( x ) + lg( 5 ) +0

= lg( 5 ) + lg( 5 ) + lg( 4 )

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

= lg( 5 · 5 · 4 )

= lg( 100 )

= lg( 10 2 )

= 2