Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 (1) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 zur Basis 4, also die Hochzahl mit der man 4 potenzieren muss, um auf 1 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 4☐ = 1 gilt.

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

log 4 (1) = 0, eben weil 40 = 1 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 10 ( 1 1000 ) .

Lösung einblenden

Wir suchen den Logarithmus von 1 1000 zur Basis 10, also die Hochzahl mit der man 10 potenzieren muss, um auf 1 1000 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 10☐ = 1 1000 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 10-Potenz zu schreiben versuchen, also 10☐ = 1 1000

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

log 10 ( 1 1000 ) = -3, eben weil 10-3 = 1 1000 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 2 ) .

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Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 2 sondern zur Basis 4 suchen und 4 gerade 2² ist (also 2 = 4 = 4 1 2 ), formen wir 2 noch so um, dass sie 4 als Basis hat:

2 = 4 1 2

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

Also was muss in das Kästchen, damit 4☐ = 2 = 4 1 2 gilt.

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

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 4 (25) liegt.

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Wir suchen 4er-Potenzen in der Näher von 25, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 25 ist.

Dabei kommt man auf 4 2 = 42 < 25 und auf 4 3 = 43 > 25.

Und da wir bei log 4 (25) ja das ☐ von 4☐ = 25 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 2 und 3 liegen, wegen:
42 = 4 2 < 25 < 4 3 = 43

Es gilt somit: 2 < log 4 (25) < 3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 10 x ) - 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( 10 x ) - lg( x )
= lg( 10 ) - lg( x ) - lg( x )
= 1 - lg( x ) - lg( x )
= -2 lg( x ) +1

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 0,5 ) - lg( 5 ) .

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lg( 0,5 ) - lg( 5 )

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

= lg( 0.5 5 )

= lg( 0,1 )

= lg( 10 -1 )

= -1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( x ) + lg( 1 x ) -2 lg( x ) 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 ) -2 lg( x )
= lg( x 1 2 ) + lg( x -1 ) -2 lg( x 1 2 )
= 1 2 lg( x ) - lg( x ) - lg( x )
= - 3 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20 x ) - lg( 1 2 x ) + lg( 5 2 x 2 ) soweit wie möglich.

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lg( 20 x ) - lg( 1 2 x ) + lg( 5 2 x 2 )

= lg( 20 x -1 ) - lg( 1 2 x ) + lg( 5 2 x 2 )

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

= lg( 20 ) + lg( 1 x ) - ( lg( 1 2 ) + lg( x ) ) + ( lg( 5 2 ) + lg( x 2 ) )

= lg( 20 ) + lg( 1 x ) - lg( 1 2 ) - lg( x ) + lg( 5 2 ) + lg( x 2 )

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

= lg( 20 ) - lg( x ) - lg( 1 2 ) - lg( x ) + lg( 5 2 ) +2 lg( x )

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

= lg( 20 ) - lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 2 ) - lg( x ) + lg( 5 ) - lg( 2 ) +2 lg( x )

= lg( 20 ) + lg( 5 )

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

= lg( 20 · 5 )

= lg( 100 )

= lg( 10 2 )

= 2