Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 (25) .

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Wir suchen den Logarithmus von 25 zur Basis 5, also die Hochzahl mit der man 5 potenzieren muss, um auf 25 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 5 = 25 gilt.

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

log 5 (25) = 2, eben weil 52 = 25 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 4 ( 1 4 ) .

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

Also was muss in das Kästchen, damit 4 = 1 4 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 4-Potenz zu schreiben versuchen, also 4 = 1 4

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

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

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 25 ( 1 125 ) .

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Zuerst schreiben wir 1 125 um: 1 125 = 125 -1

Man kann erkennen, dass 125 eine Potenz ist: 125 = 5 3

Also schreiben wir 1 125 = 125 -1 = ( 5 3 ) -1 = 5 -3

Da wir nicht den Logarithmus zur Basis 5 sondern zur Basis 25 suchen und 25 gerade 5² ist (also 5 = 25 = 25 1 2 ), formen wir 5 -3 noch so um, dass sie 25 als Basis hat:

5 -3 = ( 25 1 2 ) -3 = 25 - 3 2

log 25 ( 1 125 ) = log 25 ( 5 -3 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 5 -3 = 25 - 3 2 zur Basis 25 suchen, also die Hochzahl mit der man 25 potenzieren muss, um auf 5 -3 = 25 - 3 2 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 25 = 5 -3 = 25 - 3 2 gilt.

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 25 ( 1 125 ) = log 25 ( 5 -3 ) = log 25 ( 25 - 3 2 ) = - 3 2 , eben weil 25 - 3 2 = 1 125 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 2 (41) liegt.

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Wir suchen 2er-Potenzen in der Näher von 41, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 41 ist.

Dabei kommt man auf 2 5 = 25 < 41 und auf 2 6 = 26 > 41.

Und da wir bei log 2 (41) ja das ☐ von 2 = 41 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 5 und 6 liegen, wegen:
25 = 2 5 < 41 < 2 6 = 26

Es gilt somit: 5 < log 2 (41) < 6

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( 0,4 ) - lg( 4 ) .

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lg( 0,4 ) - lg( 4 )

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

= lg( 0.4 4 )

= lg( 0,1 )

= lg( 10 -1 )

= -1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( x 2 ) zu einem Vielfachen von lg( x ) .

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
lg( x 2 )
= 2 lg( x )
= 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20x ) + lg( 1 400 x 3 ) - lg( 1 20 ) soweit wie möglich.

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lg( 20x ) + lg( 1 400 x 3 ) - lg( 1 20 )

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

= lg( 20 ) + lg( x ) + ( lg( 1 400 ) + lg( x 3 ) ) - ( lg( 1 20 ) + lg( 1 ) )

= lg( 20 ) + lg( x ) + lg( 1 400 ) + lg( x 3 ) - lg( 1 20 ) - lg( 1 )

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

= lg( 20 ) + lg( x ) + lg( 1 400 ) +3 lg( x ) - lg( 1 20 ) +0

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( 400 ) +3 lg( x ) - lg( 1 ) + lg( 20 ) +0

= 4 lg( x ) - lg( 400 ) + lg( 20 ) + lg( 20 )

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

= 4 lg( x ) + lg( 1 400 · 20 · 20 )

= 4 lg( x ) + lg( 1 20 · 20 )

= 4 lg( x ) + lg( 1 )

= 4 lg( x )