Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 (1) .

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

Also was muss in das Kästchen, damit 5 = 1 gilt.

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

log 5 (1) = 0, eben weil 50 = 1 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 3 ( 1 9 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 9 zur Basis 3, also die Hochzahl mit der man 3 potenzieren muss, um auf 1 9 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 3 = 1 9 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 3-Potenz zu schreiben versuchen, also 3 = 1 9

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

log 3 ( 1 9 ) = -2, eben weil 3-2 = 1 9 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 2 (7) liegt.

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Wir suchen 2er-Potenzen in der Näher von 7, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 7 ist.

Dabei kommt man auf 2 2 = 22 < 7 und auf 2 3 = 23 > 7.

Und da wir bei log 2 (7) ja das ☐ von 2 = 7 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 2 und 3 liegen, wegen:
22 = 2 2 < 7 < 2 3 = 23

Es gilt somit: 2 < log 2 (7) < 3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 100000x ) +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( 100000x ) +5 lg( x )
= lg( 100000 ) + lg( x ) +5 lg( x )
= lg( 10 5 ) + lg( x ) +5 lg( x )
= 5 + lg( x ) +5 lg( x )
= 6 lg( x ) +5

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 200 ) + lg( 50 ) .

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lg( 200 ) + lg( 50 )

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

= lg( 200 · 50 )

= lg( 10000 )

= lg( 10 4 )

= 4

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 1 x ) +4 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( 1 x ) +4 lg( 1 x ) + lg( 1 x 2 )
= lg( x - 1 2 ) +4 lg( x -1 ) + lg( x -2 )
= - 1 2 lg( x ) -4 lg( x ) -2 lg( x )
= - 13 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 1 10000 x 2 ) - lg( 1 20 x 2 ) + lg( 50 ) soweit wie möglich.

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lg( 1 10000 x 2 ) - lg( 1 20 x 2 ) + lg( 50 )

= lg( 1 10000 x -2 ) - lg( 1 20 x -2 ) + lg( 50 )

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

= lg( 1 10000 ) + lg( 1 x 2 ) - ( lg( 1 20 ) + lg( 1 x 2 ) ) + ( lg( 50 ) + lg( 1 ) )

= lg( 1 10000 ) + lg( 1 x 2 ) - lg( 1 20 ) - lg( 1 x 2 ) + lg( 50 ) + lg( 1 )

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

= lg( 1 10000 ) -2 lg( x ) - lg( 1 20 ) +2 lg( x ) + lg( 50 ) +0

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

= lg( 1 ) - lg( 10000 ) -2 lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 20 ) +2 lg( x ) + lg( 50 ) +0

= - lg( 10000 ) + lg( 50 ) + lg( 20 )

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

= lg( 1 10000 · 50 · 20 )

= lg( 1 10 )

= lg( 10 -1 )

= -1