Логарифмы действия над логарифмами

Логарифмы: примеры и решения

Логарифмы действия над логарифмами

Как известно, при перемножении выражений со степенями их показатели всегда складываются (ab*ac = ab+c). Этот математический закон был выведен Архимедом, а позже, в VIII веке, математик Вирасен создал таблицу целых показателей.

Именно они послужили для дальнейшего открытия логарифмов. Примеры использования этой функции можно встретить практически везде, где требуется упростить громоздкое умножение на простое сложение.

Если вы потратите минут 10 на прочтение этой статьи, мы вам объясним, что такое логарифмы и как с ними работать. Простым и доступным языком.

Определение в математике

Логарифмом называется выражение следующего вида: logab=c, то есть логарифмом любого неотрицательного числа (то есть любого положительного) “b” по его основанию “a” считается степень “c”, в которую необходимо возвести основание “a”, чтобы в итоге получить значение “b”. Разберем логарифм на примерах, допустим, есть выражение log28. Как найти ответ? Очень просто, нужно найти такую степень, чтобы из 2 в искомой степени получить 8. Проделав в уме некоторые расчеты, получаем число 3! И верно, ведь 2 в степени 3 дает в ответе число 8.

Разновидности логарифмов

Для многих учеников и студентов эта тема кажется сложной и непонятной, однако на самом деле логарифмы не так страшны, главное – понять общий их смысл и запомнить их свойста и некоторые правила. Существует три отдельных вида логарифмических выражений:

  1. Натуральный логарифм ln a, где основанием является число Эйлера (e = 2,7).
  2. Десятичный логарифм lg a, где основанием служит число 10.
  3. Логарифм любого числа b по основанию a>1.

Каждый из них решается стандартным способом, включающим в себя упрощение, сокращение и последующее приведение к одному логарифму с помощью логарифмических теорем. Для получения верных значений логарифмов следует запомнить их свойства и очередность действий при их решениях.

Правила и некоторые ограничения

В математике существует несколько правил-ограничений, которые принимаются как аксиома, то есть не подлежат обсуждению и являются истиной.

Например, нельзя числа делить на ноль, а еще невозможно извлечь корень четной степени из отрицательных чисел.

Логарифмы также имеют свои правила, следуя которым можно с легкостью научиться работать даже с длинными и емкими логарифмическими выражениями:

  • основание “a” всегда должно быть больше нуля, и при этом не быть равным 1, иначе выражение потеряет свой смысл, ведь “1” и “0” в любой степени всегда равны своим значениям;
  • если а > 0, то и аb>0, получается, что и “с” должно быть больше нуля.

Как решать логарифмы?

К примеру, дано задание найти ответ уравнения 10х= 100. Это очень легко, нужно подобрать такую степень, возведя в которую число десять, мы получим 100. Это, конечно же, квадратичная степень! 102=100.

А теперь давайте представим данное выражение в виде логарифмического. Получим log10100 = 2. При решении логарифмов все действия практически сходятся к тому, чтобы найти ту степень, в которую необходимо ввести основание логарифма, чтобы получить заданное число.

Для безошибочного определения значенияя неизвестной степени необходимо научиться работать с таблицей степеней. Выглядит она следующим образом:

Как видите, некоторые показатели степени можно угадать интуитивно, если имеется технический склад ума и знание таблицы умножения. Однако для больших значений потребуется таблица степеней. Ею могут пользоваться даже те, кто совсем ничего не смыслит в сложных математических темах.

В левом столбце указаны числа (основание a), верхний ряд чисел – это значение степени c, в которую возводится число a. На пересечении в ячейках определены значения чисел, являющиеся ответом (ac=b). Возьмем, к примеру, самую первую ячейку с числом 10 и возведем ее в квадрат, получим значение 100, которое указано на пересечении двух наших ячеек.

Все так просто и легко, что поймет даже самый настоящий гуманитарий!

Уравнения и неравенства

Получается, что при определенных условиях показатель степени – это и есть логарифм. Следовательно, любые математические численные выражения можно записать в виде логарифмического равенства. Например, 34=81 можно записать в виде логарифма числа 81 по основанию 3, равному четырем (log381 = 4).

Для отрицательных степеней правила такие же: 2-5= 1/32 запишем в виде логарифма, получим log2 (1/32) = -5. Одной из самых увлекательных разделов математики является тема “логарифмы”. Примеры и решения уравнений мы рассмотрим чуть ниже, сразу же после изучения их свойств.

А сейчас давайте разберем, как выглядят неравенства и как их отличить от уравнений.

Дано выражение следующего вида: log2(x-1) > 3 – оно является логарифмическим неравенством, так как неизвестное значение “х” находится под знаком логарифма. А также в выражении сравниваются две величины: логарифм искомого числа по основанию два больше, чем число три.

Самое главное отличие между логарифмическими уравнениями и неравенствами заключается в том, что уравнения с логарифмами (пример – логарифм2x = √9) подразумевают в ответе одно или несколько определенных числовых значений, тогда как при решении неравенства определяются как область допустимых значений, так и точки разрыва этой функции. Как следствие, в ответе получается не простое множество отдельных чисел как в ответе уравнения, а а непрерывный ряд или набор чисел.

Основные теоремы о логарифмах

При решении примитивных заданий по нахождению значений логарифма, его свойства можно и не знать. Однако когда речь заходит о логарифмических уравнениях или неравенствах, в первую очередь, необходимо четко понимать и применять на практике все основные свойства логарифмов. С примерами уравнений мы познакомимся позже, давайте сначала разберем каждое свойство более подробно.

  1. Основное тождество выглядит так: аlogaB=B. Оно применяется только при условии, когда а больше 0, не равно единице и B больше нуля.
  2. Логарифм произведения можно представить в следующей формуле: logd(s1*s2) = logds1 + logds2. При этом обязательным условием является: d, s1 и s2 > 0; а≠1. Можно привести доказательство для этой формулы логарифмов, с примерами и решением. Пусть logas1 = f1 и logas2 = f2, тогда af1= s1, af2= s2. Получаем, что s1*s2 = af1*af2= af1+f2 (свойства степеней), а далее по определению: loga(s1*s2)= f1+ f2 = logas1 + logas2, что и требовалось доказать.
  3. Логарифм частного выглядит так: loga(s1/s2) = logas1- logas2.
  4. Теорема в виде формулы приобретает следующий вид: logaq bn = n/q logab.

Называется эта формула “свойством степени логарифма”. Она напоминает собой свойства обычных степеней, и неудивительно, ведь вся математика держится на закономерных постулатах. Давайте посмотрим на доказательство.

Пусть logab = t, получается at=b. Если возвести обе части в степень m: atn = bn;

но так как atn= (aq)nt/q = bn, следовательно logaq bn = (n*t)/t, тогда logaq bn = n/q logab. Теорема доказана.

Примеры задач и неравенств

Самые распространенные типы задач на тему логарифмов – примеры уравнений и неравенств. Они встречаются практически во всех задачниках, а также входят в обязательную часть экзаменов по математике. Для поступления в университет или сдачи вступительных испытаний по математике необходимо знать, как правильно решать подобные задания.

К сожалению, единого плана или схемы по решению и определению неизвестного значения логарифма не существует, однако к каждому математическому неравенству или логарифмическому уравнению можно применить определенные правила. Прежде всего следует выяснить, можно ли упростить выражение или привести к общему виду. Упрощать длинные логарифмические выражения можно, если правильно использовать их свойства. Давайте скорее с ними познакомимся.

При решении же логарифмических уравнений, следует определить, какой перед нами вид логарифма: пример выражения может содержать натуральный логарифм или же десятичный.

Вот примеры десятичных логарифмов: ln100, ln1026. Их решение сводится к тому, что нужно определить ту степень, в которой основание 10 будет равно 100 и 1026 соответственно. Для решений же натуральных логарифмов нужно применить логарифмические тождества или же их свойства. Давайте на примерах рассмотрим решение логарифмических задач разного типа.

Как использовать формулы логарифмов: с примерами и решениями

Итак, рассмотрим примеры использования основных теорем о логарифмах.

  1. Свойство логарифма произведения можно применять в заданиях, где необходимо разложить большое значение числа b на более простые сомножители. Например, log24 + log2128 = log2(4*128) = log2512. Ответ равен 9.
  2. log48 = log22 23 = 3/2 log22 = 1,5 – как видите, применяя четвертое свойство степени логарифма, удалось решить на первый взгляд сложное и нерешаемое выражение. Необходимо всего лишь разложить основание на множители и затем вынести значения степени из знака логарифма.

Задания из ЕГЭ

Логарифмы часто встречаются на вступительных экзаменах, особенно много логарифмических задач в ЕГЭ (государственный экзамен для всех выпускников школ). Обычно эти задания присутствуют не только в части А (самая легкая тестовая часть экзамена), но и в части С (самые сложные и объемные задания). Экзамен подразумевает точное и идеальное знание темы “Натуральные логарифмы”.

Примеры и решения задач взяты из официальных вариантов ЕГЭ. Давайте посмотрим, как решаются такие задания.

Дано log2(2x-1) = 4. Решение:
перепишем выражение, немного его упростив log2(2x-1) = 22, по определению логарифма получим, что 2x-1 = 24, следовательно 2x = 17; x = 8,5.

Ниже даны несколько рекомендаций, следуя которым можно с легкостью решать все уравнения, содержащие выражения, которые стоят под знаком логарифма.

  • Все логарифмы лучше всего приводить к одному основанию, чтобы решение не было громоздким и запутанным.
  • Все выражение, стоящие под знаком логарифма, указываются как положительные, поэтому при вынесении множителем показателя степени выражения, который стоит под знаком логарифма и в качестве его основания, остающееся под логарифмом выражение должно быть положительно.

Источник: https://FB.ru/article/333064/logarifmyi-primeryi-i-resheniya

Свойства логарифмов

Логарифмы действия над логарифмами

Логарифмом положительного числа b по основанию a (a>0, a не равно 1) называют такое число с, что ac = b: log a b=c⇔ a c =b (a>0,a≠1,b>0)       

Обратите внимание: логарифм от неположительного числа не определен. Кроме того, в основании логарифма должно быть положительное число, не равное 1. Например, если мы возведем -2 в квадрат, получим число 4, но это не означает, что логарифм по основанию -2 от 4 равен 2.

Основное логарифмическое тождество

a log a b =b (a>0,a≠1) (2)

Важно, что области определения правой и левой частей этой формулы отличаются. Левая часть определена только при b>0, a>0 и a ≠ 1. Правая часть определена при любом b, а от a вообще не зависит. Таким образом, применение основного логарифмического “тождества” при решении уравнений и неравенств может привести к изменению ОДЗ.

Два очевидных следствия определения логарифма

log a a=1 (a>0,a≠1) (3)
log a 1=0 (a>0,a≠1) (4)

Действительно, при возведении числа a в первую степень мы получим то же самое число, а при возведении в нулевую степень – единицу.

Логарифм произведения и логарифм частного

log a (bc)= log a b+ log a c (a>0,a≠1,b>0,c>0) (5)

log a b c = log a b− log a c (a>0,a≠1,b>0,c>0) (6)

Хотелось бы предостеречь школьников от бездумного применения данных формул при решении логарифмических уравнений и неравенств. При их использовании “слева направо” происходит сужение ОДЗ, а при переходе от суммы или разности логарифмов к логарифму произведения или частного – расширение ОДЗ.

Действительно, выражение log a (f(x)g(x)) определено в двух случаях: когда обе функции строго положительны либо когда f(x) и g(x) обе меньше нуля.

Преобразуя данное выражение в сумму log a f(x)+ log a g(x) , мы вынуждены ограничиваться только случаем, когда f(x)>0 и g(x)>0. Налицо сужение области допустимых значений, а это категорически недопустимо, т. к. может привести к потере решений. Аналогичная проблема существует и для формулы (6).

Степень можно выносить за знак логарифма

log a b p =p log a b (a>0,a≠1,b>0) (7)

И вновь хотелось бы призвать к аккуратности. Рассмотрим следующий пример:

log a (f (x) 2 =2 log a f(x)

Левая часть равенства определена, очевидно, при всех значениях f(х), кроме нуля. Правая часть – только при f(x)>0! Вынося степень из логарифма, мы вновь сужаем ОДЗ. Обратная процедура приводит к расширению области допустимых значений. Все эти замечания относятся не только к степени 2, но и к любой четной степени.

Формула перехода к новому основанию

log a b= log c b log c a (a>0,a≠1,b>0,c>0,c≠1) (8)

Тот редкий случай, когда ОДЗ не изменяется при преобразовании. Если вы разумно выбрали основание с (положительное и не равное 1), формула перехода к новому основанию является абсолютно безопасной.

Если в качестве нового основания с выбрать число b, получим важный частный случай формулы (8):

log a b= 1 log b a (a>0,a≠1,b>0,b≠1) (9)

Десятичным логарифмом числа x называется логарифм по основанию 10. Десятичные логарифмы используются довольно часто, поэтому для них введено специальное обозначение: log10x = lg x. Все перечисленные выше формулы сохраняют актуальность для десятичных логарифмов. Например, lg(xy)=lgx+lgy (x>0,y>0) .

Натуральным логарифмом числа x (обозначение lnx) называется логарифм х по основанию e. Число e – иррациональное, приближенно равно 2,71. Например, ln e = 1. Пользуясь формулой (8), можно любой логарифм свести к десятичным или натуральным логарифмам: log a b= lgb lga = lnb lna (a>0,a≠1,b>0)

Несколько простых примеров с логарифмами

Пример 1. Вычислите: lg2 + lg50.
Решение. lg2 + lg50 = lg100 = 2. Мы воспользовались формулой суммы логарифмов (5) и определением десятичного логарифма.

Пример 2. Вычислите: lg125/lg5.
Решение. lg125/lg5 = log5125 = 3. Мы использовали формулу перехода к новому основанию (8).

a log a b =b (a>0,a≠1)
log a a=1 (a>0,a≠1)
log a 1=0 (a>0,a≠1)
log a (bc)= log a b+ log a c (a>0,a≠1,b>0,c>0)
log a b c = log a b− log a c (a>0,a≠1,b>0,c>0)
log a b p =p log a b (a>0,a≠1,b>0)
log a b= log c b log c a (a>0,a≠1,b>0,c>0,c≠1)
log a b= 1 log b a (a>0,a≠1,b>0,b≠1)

Возможно, вас заинтересуют также:

Источник: http://www.repetitor2000.ru/svoistva_logarifmov_01.html

Логарифм. Как вычислить логарифм?

Логарифмы действия над логарифмами

Объясним проще. Например, \(\log_{2}{8}\) равен степени, в которую надо возвести \(2\), чтоб получить \(8\). Отсюда понятно, что \(\log_{2}{8}=3\).

Примеры:\(\log_{5}{25}=2\)т.к. \(5{2}=25\)
\(\log_{3}{81}=4\)т.к. \(3{4}=81\)
\(\log_{2}\)\(\frac{1}{32}\)\(=-5\)т.к. \(2{-5}=\)\(\frac{1}{32}\)

Любой логарифм имеет следующую «анатомию»:

Аргумент логарифма обычно пишется на его уровне, а основание – подстрочным шрифтом ближе к знаку логарифма. А читается эта запись так: «логарифм двадцати пяти по основанию пять».

Чтобы вычислить логарифм – нужно ответить на вопрос: в какую степень следует возвести основание, чтобы получить аргумент?

Например, вычислите логарифм:  а) \(\log_{4}{16}\)     б) \(\log_{3}\)\(\frac{1}{3}\)     в) \(\log_{\sqrt{5}}{1}\)     г) \(\log_{\sqrt{7}}{\sqrt{7}}\)      д) \(\log_{3}{\sqrt{3}}\)

а) В какую степень надо возвести \(4\), чтобы получить \(16\)? Очевидно во вторую. Поэтому: 

\(\log_{4}{16}=2\)

б) В какую степень надо возвести \(3\), чтобы получить \(\frac{1}{3}\)? В минус первую, так как именно отрицательная степень «переворачивает дробь» (здесь и далее пользуемся свойствами степени).

\(\log_{3}\)\(\frac{1}{3}\)\(=-1\)

в) В какую степень надо возвести \(\sqrt{5}\), чтобы получить \(1\)? А какая степень делает любое число единицей? Ноль, конечно!

\(\log_{\sqrt{5}}{1}=0\)

г) В какую степень надо возвести \(\sqrt{7}\), чтобы получить \(\sqrt{7}\)? В первую – любое число в первой степени равно самому себе.

\(\log_{\sqrt{7}}{\sqrt{7}}=1\)

д) В какую степень надо возвести \(3\), чтобы получить \(\sqrt{3}\)? Из свойств степени мы знаем, что корень – это дробная степень, и значит квадратный корень – это степень \(\frac{1}{2}\).

\(\log_{3}{\sqrt{3}}=\)\(\frac{1}{2}\)

Пример: Вычислить логарифм \(\log_{4\sqrt{2}}{8}\)

Решение:

\(\log_{4\sqrt{2}}{8}=x\)Нам надо найти значение логарифма, обозначим его за икс. Теперь воспользуемся определением логарифма: \(\log_{a}{c}=b\)       \(\Leftrightarrow\)       \(a{b}=c\)
\((4\sqrt{2}){x}=8\)Что связывает \(4\sqrt{2}\) и \(8\)? Двойка, потому что и то, и другое число можно представить степенью двойки: \(4=2{2}\)         \(\sqrt{2}=2{\frac{1}{2}}\)         \(8=2{3}\)
\({(2{2}\cdot2{\frac{1}{2}})}{x}=2{3}\)Слева воспользуемся свойствами степени: \(a{m}\cdot a{n}=a{m+n}\) и \((a{m}){n}=a{m\cdot n}\)
\(2{\frac{5}{2}x}=2{3}\)Основания равны, переходим к равенству показателей
\(\frac{5x}{2}\)\(=3\)Умножим обе части уравнения на \(\frac{2}{5}\)
\(x=1,2\)Получившийся корень и есть значение логарифма

Ответ: \(\log_{4\sqrt{2}}{8}=1,2\)

Чтобы это понять, давайте решим уравнение: \(3{x}=9\). Просто подберите \(x\), чтобы равенство сработало. Конечно, \(x=2\).

А теперь решите уравнение: \(3{x}=8\).Чему равен икс? Вот в том-то и дело.

Самые догадливые скажут: «икс чуть меньше двух». А как точно записать это число? Для ответа на этот вопрос и придумали логарифм. Благодаря ему, ответ здесь можно записать как \(x=\log_{3}{8}\).

Хочу подчеркнуть, что \(\log_{3}{8}\), как и любой логарифм – это просто число. Да, выглядит непривычно, но зато коротко. Потому что, если бы мы захотели записать его в виде десятичной дроби, то оно выглядело бы вот так: \(1,892789260714…..\)

Пример: Решите уравнение \(4{5x-4}=10\)

Решение:

\(4{5x-4}=10\)\(4{5x-4}\) и \(10\) никак к одному основанию не привести. Значит тут не обойтись без логарифма.Воспользуемся определением логарифма: \(a{b}=c\)       \(\Leftrightarrow\)       \(\log_{a}{c}=b\)
\(\log_{4}{10}=5x-4\)Зеркально перевернем уравнение, чтобы икс был слева
\(5x-4=\log_{4}{10}\)Перед нами линейное уравнение. Перенесем \(4\) вправо.И не пугайтесь логарифма, относитесь к нему как к обычному числу. 
\(5x=\log_{4}{10}+4\)Поделим уравнение на 5
\(x=\)\(\frac{\log_{4}{10}+4}{5}\)Вот наш корень. Да, выглядит непривычно, но ответ не выбирают.

Ответ: \(\frac{\log_{4}{10}+4}{5}\)

Как указано в определении логарифма, его основанием может быть любое положительное число, кроме единицы \((a>0, aeq1)\). И среди всех возможных оснований есть два встречающихся настолько часто, что для логарифмов с ними придумали особую короткую запись:

Натуральный логарифм: логарифм, у которого основание – число Эйлера \(e\) (равное примерно \(2,7182818…\)), и записывается такой логарифм как \(\ln{a}\).

То есть, \(\ln{a}\) это то же самое, что и \(\log_{e}{a}\), где \(a\) – некоторое число.

Десятичный логарифм: логарифм, у которого основание равно 10, записывается \(\lg{a}\)

То есть, \(\lg{a}\) это то же самое, что и \(\log_{10}{a}\), где \(a\) – некоторое число.

У логарифмов есть множество свойств. Одно из них носит название «Основное логарифмическое тождество» и выглядит вот так:

Это свойство вытекает напрямую из определения. Посмотрим как именно эта формула появилась.

Вспомним краткую запись определения логарифма:

если     \(a{b}=c\),    то   \(\log_{a}{c}=b\)

То есть, \(b\) – это тоже самое, что \(\log_{a}{c}\). Тогда мы можем в формуле \(a{b}=c\) написать \(\log_{a}{c}\) вместо \(b\). Получилось \(a{\log_{a}{c}}=c\) – основное логарифмическое тождество.

Остальные свойства логарифмов вы можете найти здесь. С их помощью можно упрощать и вычислять значения выражений с логарифмами, которые «в лоб» посчитать сложно.

Пример: Найдите значение выражения \(36{\log_{6}{5}}\)

Решение:

\(36{\log_{6}{5}}=\)Сразу пользоваться свойством \(a{\log_{a}{c}}=c\) мы не можем, так как в основании степени и в основании логарифма – разные числа. Однако мы знаем, что \(36=6{2}\)
\(=(6{2}){\log_{6}{5}}=\)Зная формулу \((a{m}){n}=a{m\cdot n}\), а так же то, что множители можно менять местами, преобразовываем выражение
\(=6{2\cdot\log_{6}{5}}=6{log_{6}{5}\cdot2}=(6{log_{6}{5}}){2}=\)Вот теперь спокойно пользуемся основным логарифмическим тождеством.
\(=5{2}=25\)Ответ готов.

Ответ: \(25\)

Как уже было сказано выше – любой логарифм это просто число. Верно и обратное: любое число может быть записано как логарифм. Например, мы знаем, что \(\log_{2}{4}\) равен двум. Тогда можно вместо двойки писать \(\log_{2}{4}\). 

Но \(\log_{3}{9}\) тоже равен \(2\), значит, также можно записать \(2=\log_{3}{9}\)  . Аналогично и с \(\log_{5}{25}\), и с \(\log_{9}{81}\), и т.д. То есть, получается  

\(2=\log_{2}{4}=\log_{3}{9}=\log_{4}{16}=\log_{5}{25}=\log_{6}{36}=\log_{7}{49}…\)

Таким образом, если нам нужно, мы можем где угодно (хоть в уравнении, хоть в выражении, хоть в неравенстве) записывать двойку как логарифм с любым основанием – просто в качестве аргумента пишем основание в квадрате.

Точно также и с тройкой – ее можно записать как \(\log_{2}{8}\), или как \(\log_{3}{27}\), или как \(\log_{4}{64}\)… Здесь мы как аргумент пишем основание в кубе:

\(3=\log_{2}{8}=\log_{3}{27}=\log_{4}{64}=\log_{5}{125}=\log_{6}{216}=\log_{7}{343}…\)

И с четверкой:

\(4=\log_{2}{16}=\log_{3}{81}=\log_{4}{256}=\log_{5}{625}=\log_{6}{1296}=\log_{7}{2401}…\)

И с минус единицей:

\(-1=\) \(\log_{2}\)\(\frac{1}{2}\)\(=\) \(\log_{3}\)\(\frac{1}{3}\)\(=\) \(\log_{4}\)\(\frac{1}{4}\)\(=\) \(\log_{5}\)\(\frac{1}{5}\)\(=\) \(\log_{6}\)\(\frac{1}{6}\)\(=\) \(\log_{7}\)\(\frac{1}{7}\)\(…\)

И с одной третьей:

\(\frac{1}{3}\)\(=\log_{2}{\sqrt[3]{2}}=\log_{3}{\sqrt[3]{3}}=\log_{4}{\sqrt[3]{4}}=\log_{5}{\sqrt[3]{5}}=\log_{6}{\sqrt[3]{6}}=\log_{7}{\sqrt[3]{7}}…\)

И так далее.

Любое число \(a\) может быть представлено как логарифм с основанием \(b\):       \(a=\log_{b}{b{a}}\)

Пример: Найдите значение выражения \(\frac{\log_{2}{14}}{1+\log_{2}{7}}\)

Решение:

\(\frac{\log_{2}{14}}{1+\log_{2}{7}}\)\(=\)Превращаем единицу в логарифм с основанием \(2\): \(1=\log_{2}{2}\)
\(=\)\(\frac{\log_{2}{14}}{\log_{2}{2}+\log_{2}{7}}\)\(=\)Теперь пользуемся свойством логарифмов: \(\log_{a}{b}+\log_{a}{c}=\log_{a}{(bc)}\)
\(=\)\(\frac{\log_{2}{14}}{\log_{2}{(2\cdot7)}}\)\(=\)\(\frac{\log_{2}{14}}{\log_{2}{14}}\)\(=\)В числителе и знаменателе одинаковые числа – их можно сократить.
\(=1\)Ответ готов.

Ответ: \(1\)

Логарифмические уравнения
Логарифмические неравенства

Источник: http://cos-cos.ru/math/75/

Основные свойства логарифмов

Логарифмы действия над логарифмами

2 февраля 2017

  • Материалы к уроку
  • Скачать все формулы

Логарифмы, как и любые числа, можно складывать, вычитать и всячески преобразовывать. Но поскольку логарифмы — это не совсем обычные числа, здесь есть свои правила, которые называются основными свойствами.

Эти правила обязательно надо знать — без них не решается ни одна серьезная логарифмическая задача. К тому же, их совсем немного — все можно выучить за один день. Итак, приступим.

Сложение и вычитание логарифмов

Рассмотрим два логарифма с одинаковыми основаниями: loga x и loga y. Тогда их можно складывать и вычитать, причем:

  1. loga x + loga y = loga (x · y);
  2. loga x − loga y = loga (x : y).

Итак, сумма логарифмов равна логарифму произведения, а разность — логарифму частного. Обратите внимание: ключевой момент здесь — одинаковые основания. Если основания разные, эти правила не работают!

Эти формулы помогут вычислить логарифмическое выражение даже тогда, когда отдельные его части не считаются (см. урок «Что такое логарифм»). Взгляните на примеры — и убедитесь:

Задача. Найдите значение выражения: log6 4 + log6 9.

Поскольку основания у логарифмов одинаковые, используем формулу суммы:
log6 4 + log6 9 = log6 (4 · 9) = log6 36 = 2.

Задача. Найдите значение выражения: log2 48 − log2 3.

Основания одинаковые, используем формулу разности:
log2 48 − log2 3 = log2 (48 : 3) = log2 16 = 4.

Задача. Найдите значение выражения: log3 135 − log3 5.

Снова основания одинаковые, поэтому имеем:
log3 135 − log3 5 = log3 (135 : 5) = log3 27 = 3.

Как видите, исходные выражения составлены из «плохих» логарифмов, которые отдельно не считаются. Но после преобразований получаются вполне нормальные числа. На этом факте построены многие контрольные работы. Да что контрольные — подобные выражения на полном серьезе (иногда — практически без изменений) предлагаются на ЕГЭ.

Вынесение показателя степени из логарифма

Теперь немного усложним задачу. Что, если в основании или аргументе логарифма стоит степень? Тогда показатель этой степени можно вынести за знак логарифма по следующим правилам:

  1. loga xn = n · loga x;

Несложно заметить, что последнее правило следует их первых двух. Но лучше его все-таки помнить — в некоторых случаях это значительно сократит объем вычислений.

Разумеется, все эти правила имеют смысл при соблюдении ОДЗ логарифма: a > 0, a ≠ 1, x > 0. И еще: учитесь применять все формулы не только слева направо, но и наоборот, т.е. можно вносить числа, стоящие перед знаком логарифма, в сам логарифм. Именно это чаще всего и требуется.

Задача. Найдите значение выражения: log7 496.

Избавимся от степени в аргументе по первой формуле:
log7 496 = 6 · log7 49 = 6 · 2 = 12

Задача. Найдите значение выражения:

[Подпись к рисунку]

Заметим, что в знаменателе стоит логарифм, основание и аргумент которого являются точными степенями: 16 = 24; 49 = 72. Имеем:

[Подпись к рисунку]

Думаю, к последнему примеру требуются пояснения. Куда исчезли логарифмы? До самого последнего момента мы работаем только со знаменателем. Представили основание и аргумент стоящего там логарифма в виде степеней и вынесли показатели — получили «трехэтажную» дробь.

Теперь посмотрим на основную дробь. В числителе и знаменателе стоит одно и то же число: log2 7. Поскольку log2 7 ≠ 0, можем сократить дробь — в знаменателе останется 2/4. По правилам арифметики, четверку можно перенести в числитель, что и было сделано. В результате получился ответ: 2.

Переход к новому основанию

Говоря о правилах сложения и вычитания логарифмов, я специально подчеркивал, что они работают только при одинаковых основаниях. А что, если основания разные? Что, если они не являются точными степенями одного и того же числа?

На помощь приходят формулы перехода к новому основанию. Сформулируем их в виде теоремы:

Пусть дан логарифм loga x. Тогда для любого числа c такого, что c > 0 и c ≠ 1, верно равенство:

[Подпись к рисунку]

В частности, если положить c = x, получим:

[Подпись к рисунку]

Из второй формулы следует, что можно менять местами основание и аргумент логарифма, но при этом все выражение «переворачивается», т.е. логарифм оказывается в знаменателе.

Эти формулы редко встречается в обычных числовых выражениях. Оценить, насколько они удобны, можно только при решении логарифмических уравнений и неравенств.

Впрочем, существуют задачи, которые вообще не решаются иначе как переходом к новому основанию. Рассмотрим парочку таких:

Задача. Найдите значение выражения: log5 16 · log2 25.

Заметим, что в аргументах обоих логарифмов стоят точные степени. Вынесем показатели: log5 16 = log5 24 = 4log5 2; log2 25 = log2 52 = 2log2 5;

А теперь «перевернем» второй логарифм:

[Подпись к рисунку]

Поскольку от перестановки множителей произведение не меняется, мы спокойно перемножили четверку и двойку, а затем разобрались с логарифмами.

Задача. Найдите значение выражения: log9 100 · lg 3.

Основание и аргумент первого логарифма — точные степени. Запишем это и избавимся от показателей:

[Подпись к рисунку]

Теперь избавимся от десятичного логарифма, перейдя к новому основанию:

[Подпись к рисунку]

Логарифмическая единица и логарифмический ноль

В заключение приведу два тождества, которые сложно назвать свойствами — скорее, это следствия из определения логарифма. Они постоянно встречаются в задачах и, что удивительно, создают проблемы даже для «продвинутых» учеников.

  1. loga a = 1 — это логарифмическая единица. Запомните раз и навсегда: логарифм по любому основанию a от самого этого основания равен единице.
  2. loga 1 = 0 — это логарифмический ноль. Основание a может быть каким угодно, но если в аргументе стоит единица — логарифм равен нулю! Потому что a0 = 1 — это прямое следствие из определения.

Вот и все свойства. Обязательно потренируйтесь применять их на практике! Скачайте шпаргалку в начале урока, распечатайте ее — и решайте задачи.

Источник: https://www.berdov.com/docs/logarithm/basic_properties/

2. Логарифмы и их свойства

Логарифмы действия над логарифмами

Логарифмом числа Nпо основаниюаназывается показатель степених,в которую нужно возвестиа,чтобы получить числоN

, при условии, что ,,

Из определения логарифмаследует, что ,т.е.- это равенство является основнымлогарифмическим тождеством.

Логарифмы по основанию 10называются десятичными логарифмами.Вместо пишут.

Логарифмы по основанию eназываются натуральными и обозначаются.

Основные свойства логарифмов.

  1. Логарифм единицы при любом основании равен нулю

  1. Логарифм произведения равен сумме логарифмов сомножителей.

3) Логарифм частного равен разностилогарифмов

  1. Логарифм степени равен логарифму модуля основания, умноженному на показатель степени.

  2. Логарифм корня равен логарифму модуля подкоренного выражения, деленному на множитель корня.

  3. Зависимость между логарифмами с различными основаниями определяется формулой.

Множительназывается модулем перехода от логарифмовпри основанииaк логарифмам при основанииb.

С помощьюсвойств 2-5 часто удается свести логарифмсложного выражения к результату простыхарифметических действий над логарифмами.

Например,

Такиепреобразования логарифма называютсялогарифмированием. Преобразованияобратные логарифмированию называютсяпотенцированием.

Глава 2. Элементы высшей математики

1. Пределы

Пределом функции является конечное число А, если пристремлении xx0для каждого наперед заданного,найдется такое число,что как только,то.

Функция, имеющая предел, отличается отнего на бесконечно малую величину: ,где- б.м.в., т.е..

Пример. Рассмотрим функцию .

При стремлении ,функцияyстремится к нулю:

1.1. Основные теоремы о пределах.

  1. Предел постоянной величины равен этой постоянной величине

.

  1. Предел суммы (разности) конечного числа функций равен сумме (разности) пределов этих функций.

.

  1. Предел произведения конечного числа функций равен произведению пределов этих функций.

  1. Предел частного двух функций равен частному пределов этих функций, если предел знаменателя не равен нулю.

Замечательные пределы

,,где

1.2. Примеры вычисления пределов

Пример1

Однако, не все пределы вычисляются такпросто. Чаще вычисление предела сводитсяк раскрытию неопределенности типа: или.

Пример 2

.

Пример 3

.

2. Производная функции

Пусть мы имеем функцию ,непрерывную на отрезке.

Аргумент получил некоторое приращение.Тогда и функция получит приращение.

Значению аргумента соответствует значение функции.

Значению аргумента соответствует значение функции.

Следовательно, .

Найдем предел этого отношения при .Если этот предел существует, то онназывается производной данной функции.

Определение 3Производной данной функции поаргументуназывается предел отношения приращенияфункции к приращению аргумента, когдаприращение аргумента произвольнымобразом стремится к нулю.

Производная функцииможет быть обозначена следующим образом:

; ; ; .

Определение 4Операция нахождения производной отфункции называетсядифференцированием.

2.1. Механический смысл производной

Рассмотримпрямолинейное движение некотороготвердого тела или материальной точки.

Пусть в некоторый момент времени движущаясяточканаходилась на расстоянииот начального положения.

Через некоторыйпромежуток времени она переместилась на расстояние.Отношение=- средняя скорость материальной точки.Найдем предел этого отношения, учитываячто.

Следовательно,определение мгновенной скорости движенияматериальной точки сводится к нахождениюпроизводной от пути по времени.

2.2. Геометрическое значение производной

Пусть у насесть графически заданная некотораяфункция .

Рис. 1. Геометрическийсмысл производной

Если ,то точка,будет перемещаться по кривой, приближаяськ точке.

Следовательно ,т.е. значение производной при данномзначении аргументачисленно равняется тангенсу углаобразованного касательной в даннойточке с положительным направлением оси.

2.3. Таблица основных формул дифференцирования.

Степеннаяфункция

Показательнаяфункция

Логарифмическая функция

Тригонометрическая функция

Обратная тригонометрическая функция

2.4. Правила дифференцирования.

Производная от

Производная суммы (разности) функций

Производная произведения двух функций

Производная частного двух функций

2.5. Производная от сложной функции.

Пусть дана функция такая, что ее можно представить в виде

и,где переменнаяявляется промежуточным аргументом,тогда

Производная сложной функции равнапроизведению производной данной функциипо промежуточному аргументу на производнуюпромежуточного аргумента по x.

Пример1.

Пример2.

3. Дифференциал функции.

Пусть есть , дифференцируемая на некотором отрезкеи пустьуэтой функции есть производная

,

тогда можно записать

(1),

где – бесконечно малая величина,

так как при

Умножая все члены равенства (1) на имеем:

,где -б.м.в. высшего порядка.

Величина называется дифференциалом функциии обозначается

.

3.1. Геометрическое значение дифференциала.

Пусть дана функция .

Рис.2. Геометрическийсмысл дифференциала.

.

Очевидно, что дифференциал функции равен приращению ординаты касательнойв данной точке.

3.2. Производные и дифференциалы различныхпорядков.

Если есть ,тогданазывается первой производной.

Производная от первой производной называется производной второго порядкаи записывается .

Производной n-го порядкаот функцииназывается производная (n-1)-гопорядка и записывается:

.

Дифференциал от дифференциала функцииназывается вторым дифференциалом илидифференциалом второго порядка.

. .

3.3 Решение биологических задач сприменением дифференцирования.

Задача1.Исследования показали, что рост колониимикроорганизмов подчиняется закону,гдеN– численность микроорганизмов (в тыс.),t–время (дни).

а) Рассчитать численность популяциичерез 7 дней от посева.

б) Будет ли в этот период численностьколонии увеличиваться или уменьшаться?

Решение

а)

б)

Ответ. Численность колонии будетувеличиваться.

Задача 2. Вода возере периодически тестируется дляконтроля содержания болезнетворныхбактерий. Черезtдней после тестирования концентрациябактерий определяется соотношением

.

Когда в озере наступит минимальнаяконцентрация бактерий и можно будет внем купаться?

РешениеФункциядостигает max или min, когда ее производнаяравна нулю.

,

Определим max или min будет через 6 дней.Для этого возьмем вторую производную.

Ответ: Через 6 дней будет минимальнаяконцентрация бактерий.

Источник: https://StudFiles.net/preview/5845326/page:3/

Округ закона
Добавить комментарий