rumah › Macam-macam › Log 1 hingga asas 4. Definisi logaritma dan sifatnya: teori dan penyelesaian masalah

Log 1 hingga asas 4. Definisi logaritma dan sifatnya: teori dan penyelesaian masalah

Salah satu unsur algebra aras primitif ialah logaritma. Nama berasal dari bahasa Yunani daripada perkataan "nombor" atau "kuasa" dan bermaksud sejauh mana nombor dalam pangkalan mesti dinaikkan untuk mencari nombor akhir.

Jenis-jenis logaritma

log a b – logaritma nombor b ke asas a (a > 0, a ≠ 1, b > 0);
log b – logaritma perpuluhan (logaritma hingga asas 10, a = 10);
ln b – logaritma asli (logaritma kepada asas e, a = e).

Bagaimana untuk menyelesaikan logaritma?

Logaritma b kepada asas a ialah eksponen yang memerlukan b dinaikkan kepada asas a. Hasil yang diperolehi disebut seperti ini: "logaritma b ke asas a." Penyelesaian kepada masalah logaritma ialah anda perlu menentukan kuasa yang diberikan dalam nombor daripada nombor yang ditentukan. Terdapat beberapa peraturan asas untuk menentukan atau menyelesaikan logaritma, serta menukar tatatanda itu sendiri. Menggunakannya, persamaan logaritma diselesaikan, derivatif ditemui, kamiran diselesaikan, dan banyak operasi lain dijalankan. Pada asasnya, penyelesaian kepada logaritma itu sendiri ialah tatatanda yang dipermudahkan. Berikut adalah formula dan sifat asas:

Untuk mana-mana a; a > 0; a ≠ 1 dan untuk sebarang x ; y > 0.

a log a b = b – asas identiti logaritma
log a 1 = 0
loga a = 1
log a (x y) = log a x + log a y
log a x/ y = log a x – log a y
log a 1/x = -log a x
log a x p = p log a x
log a k x = 1/k log a x , untuk k ≠ 0
log a x = log a c x c
log a x = log b x/ log b a – formula untuk berpindah ke pangkalan baharu
log a x = 1/log x a

Bagaimana untuk menyelesaikan logaritma - arahan langkah demi langkah untuk menyelesaikan

Pertama, tuliskan persamaan yang diperlukan.

Sila ambil perhatian: jika logaritma asas ialah 10, maka entri itu dipendekkan, menghasilkan logaritma perpuluhan. Jika terdapat nombor asli e, maka kita menulisnya, mengurangkannya kepada logaritma asli. Ini bermakna hasil daripada semua logaritma ialah kuasa nombor asas dinaikkan untuk mendapatkan nombor b.

Secara langsung, penyelesaiannya terletak pada pengiraan darjah ini. Sebelum menyelesaikan ungkapan dengan logaritma, ia mesti dipermudahkan mengikut peraturan, iaitu, menggunakan formula. Anda boleh mencari identiti utama dengan kembali sedikit dalam artikel.

Menambah dan menolak logaritma dengan dua nombor yang berbeza, tetapi dengan asas yang sama, gantikan dengan satu logaritma dengan hasil darab atau pembahagian nombor b dan c, masing-masing. Dalam kes ini, anda boleh menggunakan formula untuk berpindah ke pangkalan lain (lihat di atas).

Jika anda menggunakan ungkapan untuk memudahkan logaritma, terdapat beberapa batasan untuk dipertimbangkan. Dan itu ialah: asas logaritma a hanyalah nombor positif, tetapi tidak sama dengan satu. Nombor b, seperti a, mestilah lebih besar daripada sifar.

Terdapat kes di mana, dengan memudahkan ungkapan, anda tidak akan dapat mengira logaritma secara berangka. Ia berlaku bahawa ungkapan sedemikian tidak masuk akal, kerana banyak kuasa adalah nombor tidak rasional. Di bawah keadaan ini, biarkan kuasa nombor sebagai logaritma.

sifat utama.

logax + logay = loga(x y);
logax − logay = loga (x: y).

alasan yang sama

Log6 4 + log6 9.

Sekarang mari kita merumitkan sedikit tugas.

Contoh penyelesaian logaritma

Bagaimana jika asas atau hujah logaritma ialah kuasa? Kemudian eksponen darjah ini boleh dikeluarkan dari tanda logaritma mengikut peraturan berikut:

Sudah tentu, semua peraturan ini masuk akal jika ODZ logaritma diperhatikan: a > 0, a ≠ 1, x >

Tugasan. Cari maksud ungkapan:

Peralihan kepada asas baharu

Biarkan logaritma logax diberikan. Kemudian untuk sebarang nombor c supaya c > 0 dan c ≠ 1, kesamaan adalah benar:

Tugasan. Cari maksud ungkapan:

Lihat juga:

Sifat asas logaritma

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

Eksponennya ialah 2.718281828…. Untuk mengingati eksponen, anda boleh mengkaji peraturan: eksponen adalah sama dengan 2.7 dan dua kali tahun kelahiran Leo Nikolaevich Tolstoy.

Sifat asas logaritma

Mengetahui peraturan ini, anda akan tahu dan nilai sebenar pempamer, dan tarikh lahir Leo Tolstoy.

Contoh untuk logaritma

Ungkapan logaritma

Contoh 1.
A). x=10ac^2 (a>0,c>0).

Menggunakan sifat 3.5 kami mengira

4. di mana .

Contoh 2. Cari x jika

Contoh 3. Biarkan nilai logaritma diberikan

Kira log(x) jika

Sifat asas logaritma

Logaritma, seperti mana-mana nombor, boleh ditambah, ditolak dan diubah dalam semua cara. Tetapi kerana logaritma bukan nombor biasa, terdapat peraturan di sini, yang dipanggil sifat utama.

Anda pastinya perlu mengetahui peraturan ini - tanpanya, tiada satu masalah logaritma yang serius boleh diselesaikan. Di samping itu, terdapat sangat sedikit daripada mereka - anda boleh mempelajari segala-galanya dalam satu hari. Jadi mari kita mulakan.

Menambah dan menolak logaritma

Pertimbangkan dua logaritma dengan asas yang sama: logax dan logay. Kemudian mereka boleh ditambah dan ditolak, dan:

logax + logay = loga(x y);
logax − logay = loga (x: y).

Jadi, jumlah logaritma adalah sama dengan logaritma hasil darab, dan perbezaannya adalah sama dengan logaritma hasil bagi. Sila ambil perhatian: perkara utama di sini ialah alasan yang sama. Jika alasannya berbeza, peraturan ini tidak berfungsi!

Formula ini akan membantu anda mengira ungkapan logaritma walaupun bahagian individunya tidak dikira (lihat pelajaran “Apakah itu logaritma”). Lihat contoh dan lihat:

Oleh kerana logaritma mempunyai asas yang sama, kami menggunakan formula jumlah:
log6 4 + log6 9 = log6 (4 9) = log6 36 = 2.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log2 48 − log2 3.

Asasnya adalah sama, kami menggunakan formula perbezaan:
log2 48 − log2 3 = log2 (48: 3) = log2 16 = 4.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log3 135 − log3 5.

Sekali lagi pangkalannya adalah sama, jadi kami mempunyai:
log3 135 − log3 5 = log3 (135: 5) = log3 27 = 3.

Seperti yang anda lihat, ungkapan asal terdiri daripada logaritma "buruk", yang tidak dikira secara berasingan. Tetapi selepas transformasi, nombor normal sepenuhnya diperolehi. Banyak yang dibina atas fakta ini kertas ujian. Ya, ungkapan seperti ujian ditawarkan dalam semua kesungguhan (kadangkala hampir tiada perubahan) pada Peperiksaan Negeri Bersepadu.

Mengeluarkan eksponen daripada logaritma

Ia mudah untuk menyedarinya peraturan terakhir mengikuti dua yang pertama. Tetapi lebih baik untuk mengingatinya - dalam beberapa kes ia akan mengurangkan jumlah pengiraan dengan ketara.

Sudah tentu, semua peraturan ini masuk akal jika ODZ logaritma diperhatikan: a > 0, a ≠ 1, x > 0. Dan satu lagi perkara: belajar menggunakan semua formula bukan sahaja dari kiri ke kanan, tetapi juga sebaliknya , iaitu Anda boleh memasukkan nombor sebelum logaritma masuk ke dalam logaritma itu sendiri. Inilah yang paling kerap diperlukan.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log7 496.

Mari kita buang darjah dalam hujah menggunakan formula pertama:
log7 496 = 6 log7 49 = 6 2 = 12

Tugasan. Cari maksud ungkapan:

Ambil perhatian bahawa penyebut mengandungi logaritma, asas dan hujahnya adalah kuasa tepat: 16 = 24; 49 = 72. Kami ada:

Saya fikir untuk contoh terakhir penjelasan diperlukan. Ke mana perginya logaritma? Sehingga saat terakhir kita bekerja hanya dengan penyebut.

Formula logaritma. Penyelesaian contoh logaritma.

Kami membentangkan asas dan hujah logaritma yang berdiri di sana dalam bentuk kuasa dan mengeluarkan eksponen - kami mendapat pecahan "tiga tingkat".

Sekarang mari kita lihat pecahan utama. Pengangka dan penyebut mengandungi nombor yang sama: log2 7. Oleh kerana log2 7 ≠ 0, kita boleh mengurangkan pecahan - 2/4 akan kekal dalam penyebut. Mengikut peraturan aritmetik, empat boleh dipindahkan ke pengangka, iaitu apa yang telah dilakukan. Hasilnya ialah jawapan: 2.

Peralihan kepada asas baharu

Bercakap tentang peraturan untuk menambah dan menolak logaritma, saya secara khusus menekankan bahawa ia hanya berfungsi dengan asas yang sama. Bagaimana jika sebabnya berbeza? Bagaimana jika mereka bukan kuasa tepat nombor yang sama?

Formula untuk peralihan kepada asas baharu datang untuk menyelamatkan. Mari kita rumuskan dalam bentuk teorem:

Biarkan logaritma logax diberikan. Kemudian untuk sebarang nombor c supaya c > 0 dan c ≠ 1, kesamaan adalah benar:

Khususnya, jika kita menetapkan c = x, kita mendapat:

Daripada formula kedua ia mengikuti bahawa asas dan hujah logaritma boleh ditukar, tetapi dalam kes ini keseluruhan ungkapan "terbalik", i.e. logaritma muncul dalam penyebut.

Formula ini jarang ditemui dalam ungkapan berangka biasa. Adalah mungkin untuk menilai betapa mudahnya mereka hanya apabila menyelesaikan persamaan logaritma dan ketaksamaan.

Namun, terdapat masalah yang tidak dapat diselesaikan sama sekali kecuali dengan berpindah ke asas baru. Mari kita lihat beberapa perkara ini:

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log5 16 log2 25.

Ambil perhatian bahawa hujah kedua-dua logaritma mengandungi kuasa yang tepat. Mari kita keluarkan penunjuk: log5 16 = log5 24 = 4log5 2; log2 25 = log2 52 = 2log2 5;

Sekarang mari kita "terbalikkan" logaritma kedua:

Oleh kerana produk tidak berubah apabila menyusun semula faktor, kami dengan tenang mendarab empat dan dua, dan kemudian menangani logaritma.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log9 100 lg 3.

Asas dan hujah logaritma pertama adalah kuasa yang tepat. Mari kita tulis ini dan singkirkan penunjuk:

Sekarang mari kita singkirkan logaritma perpuluhan, berpindah ke pangkalan baharu:

Identiti logaritma asas

Selalunya dalam proses penyelesaian adalah perlu untuk mewakili nombor sebagai logaritma kepada asas tertentu. Dalam kes ini, formula berikut akan membantu kami:

Dalam kes pertama, nombor n menjadi eksponen dalam hujah. Nombor n boleh menjadi apa-apa sahaja, kerana ia hanyalah nilai logaritma.

Formula kedua sebenarnya adalah definisi yang diparafrasa. Itulah namanya: .

Sebenarnya, apakah yang berlaku jika nombor b dinaikkan kepada kuasa sedemikian sehingga nombor b kepada kuasa ini memberikan nombor a? Betul: hasilnya adalah nombor yang sama a. Baca perenggan ini dengan teliti sekali lagi - ramai orang terjebak padanya.

Seperti formula untuk berpindah ke pangkalan baharu, identiti logaritma asas kadangkala merupakan satu-satunya penyelesaian yang mungkin.

Tugasan. Cari maksud ungkapan:

Ambil perhatian bahawa log25 64 = log5 8 - hanya mengambil kuasa dua daripada asas dan hujah logaritma. Dengan mengambil kira peraturan untuk mendarab kuasa dengan asas yang sama, kami mendapat:

Jika ada yang tidak tahu, ini adalah tugas sebenar dari Peperiksaan Negeri Bersepadu :)

Unit logaritma dan sifar logaritma

Sebagai kesimpulan, saya akan memberikan dua identiti yang hampir tidak boleh dipanggil sifat - sebaliknya, ia adalah akibat daripada takrifan logaritma. Mereka sentiasa muncul dalam masalah dan, secara mengejutkan, mencipta masalah walaupun untuk pelajar "maju".

logaa = 1 ialah. Ingat sekali dan untuk semua: logaritma kepada mana-mana asas a asas itu sendiri adalah sama dengan satu.
loga 1 = 0 ialah. Asas a boleh menjadi apa-apa, tetapi jika hujah mengandungi satu, logaritma adalah sama dengan sifar! Kerana a0 = 1 adalah akibat langsung dari definisi.

Itu semua sifatnya. Pastikan anda berlatih mempraktikkannya! Muat turun helaian panduan pada permulaan pelajaran, cetak dan selesaikan masalah.

Lihat juga:

Logaritma b kepada asas a menandakan ungkapan. Untuk mengira logaritma bermakna mencari kuasa x () di mana kesamaan itu dipenuhi

Sifat asas logaritma

Adalah perlu untuk mengetahui sifat di atas, kerana hampir semua masalah dan contoh yang berkaitan dengan logaritma diselesaikan berdasarkan mereka. Selebihnya sifat eksotik boleh diperoleh melalui manipulasi matematik dengan formula ini

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

Apabila mengira formula untuk jumlah dan perbezaan logaritma (3.4) anda sering terjumpa. Selebihnya agak rumit, tetapi dalam beberapa tugas, ia amat diperlukan untuk memudahkan ungkapan kompleks dan mengira nilainya.

Kes biasa logaritma

Beberapa logaritma biasa ialah logaritma yang asasnya ialah sepuluh, eksponen atau dua.
Logaritma kepada asas sepuluh biasanya dipanggil logaritma perpuluhan dan hanya dilambangkan dengan lg(x).

Jelas dari rakaman itu bahawa asas tidak ditulis dalam rakaman. Sebagai contoh

Logaritma asli ialah logaritma yang tapaknya ialah eksponen (ditandakan dengan ln(x)).

Eksponennya ialah 2.718281828…. Untuk mengingati eksponen, anda boleh mengkaji peraturan: eksponen adalah sama dengan 2.7 dan dua kali tahun kelahiran Leo Nikolaevich Tolstoy. Mengetahui peraturan ini, anda akan mengetahui nilai sebenar eksponen dan tarikh lahir Leo Tolstoy.

Dan satu lagi logaritma penting kepada asas dua dilambangkan dengan

Terbitan logaritma fungsi adalah sama dengan satu dibahagikan dengan pembolehubah

Logaritma kamiran atau antiterbitan ditentukan oleh hubungan

Bahan yang diberikan sudah cukup untuk anda menyelesaikan kelas masalah yang luas berkaitan dengan logaritma dan logaritma. Untuk membantu anda memahami bahan, saya akan memberikan hanya beberapa contoh biasa daripada kurikulum sekolah dan universiti.

Contoh untuk logaritma

Ungkapan logaritma

Contoh 1.
A). x=10ac^2 (a>0,c>0).

Menggunakan sifat 3.5 kami mengira

2.
Dengan sifat perbezaan logaritma yang kita ada

3.
Menggunakan sifat 3.5 kita dapati

4. di mana .

Ungkapan yang kelihatan kompleks dipermudahkan untuk dibentuk menggunakan beberapa peraturan

Mencari nilai logaritma

Contoh 2. Cari x jika

Penyelesaian. Untuk pengiraan, kami memohon kepada penggal terakhir 5 dan 13 sifat

Kami meletakkannya dalam rekod dan berkabung

Oleh kerana asas adalah sama, kami menyamakan ungkapan

Logaritma. Tahap pertama.

Biarkan nilai logaritma diberikan

Kira log(x) jika

Penyelesaian: Mari kita ambil logaritma pembolehubah untuk menulis logaritma melalui hasil tambah sebutannya

Ini hanyalah permulaan perkenalan kita dengan logaritma dan sifatnya. Amalkan pengiraan, perkayakan kemahiran praktikal anda - tidak lama lagi anda akan memerlukan pengetahuan yang anda peroleh untuk menyelesaikan persamaan logaritma. Setelah mempelajari kaedah asas untuk menyelesaikan persamaan tersebut, kami akan mengembangkan pengetahuan anda kepada topik lain yang sama penting - ketaksamaan logaritma...

Sifat asas logaritma

Logaritma, seperti mana-mana nombor, boleh ditambah, ditolak dan diubah dalam semua cara. Tetapi kerana logaritma bukan nombor biasa, terdapat peraturan di sini, yang dipanggil sifat utama.

Menambah dan menolak logaritma

Pertimbangkan dua logaritma dengan asas yang sama: logax dan logay. Kemudian mereka boleh ditambah dan ditolak, dan:

logax + logay = loga(x y);
logax − logay = loga (x: y).

Formula ini akan membantu anda mengira ungkapan logaritma walaupun bahagian individunya tidak dipertimbangkan (lihat pelajaran "Apakah itu logaritma"). Lihat contoh dan lihat:

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log6 4 + log6 9.

Oleh kerana logaritma mempunyai asas yang sama, kami menggunakan formula jumlah:
log6 4 + log6 9 = log6 (4 9) = log6 36 = 2.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log2 48 − log2 3.

Asasnya adalah sama, kami menggunakan formula perbezaan:
log2 48 − log2 3 = log2 (48: 3) = log2 16 = 4.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log3 135 − log3 5.

Sekali lagi pangkalannya adalah sama, jadi kami mempunyai:
log3 135 − log3 5 = log3 (135: 5) = log3 27 = 3.

Seperti yang anda lihat, ungkapan asal terdiri daripada logaritma "buruk", yang tidak dikira secara berasingan. Tetapi selepas transformasi, nombor normal sepenuhnya diperolehi. Banyak ujian berdasarkan fakta ini. Ya, ungkapan seperti ujian ditawarkan dalam semua kesungguhan (kadangkala hampir tiada perubahan) pada Peperiksaan Negeri Bersepadu.

Mengeluarkan eksponen daripada logaritma

Sekarang mari kita merumitkan sedikit tugas. Bagaimana jika asas atau hujah logaritma ialah kuasa? Kemudian eksponen darjah ini boleh dikeluarkan dari tanda logaritma mengikut peraturan berikut:

Adalah mudah untuk melihat bahawa peraturan terakhir mengikuti dua yang pertama. Tetapi lebih baik untuk mengingatinya - dalam beberapa kes ia akan mengurangkan jumlah pengiraan dengan ketara.

Bagaimana untuk menyelesaikan logaritma

Inilah yang paling kerap diperlukan.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log7 496.

Mari kita buang darjah dalam hujah menggunakan formula pertama:
log7 496 = 6 log7 49 = 6 2 = 12

Tugasan. Cari maksud ungkapan:

Ambil perhatian bahawa penyebut mengandungi logaritma, asas dan hujahnya adalah kuasa tepat: 16 = 24; 49 = 72. Kami ada:

Saya rasa contoh terakhir memerlukan beberapa penjelasan. Ke mana perginya logaritma? Sehingga saat terakhir kita bekerja hanya dengan penyebut. Kami membentangkan asas dan hujah logaritma yang berdiri di sana dalam bentuk kuasa dan mengeluarkan eksponen - kami mendapat pecahan "tiga tingkat".

Peralihan kepada asas baharu

Formula untuk peralihan kepada asas baharu datang untuk menyelamatkan. Mari kita rumuskan dalam bentuk teorem:

Biarkan logaritma logax diberikan. Kemudian untuk sebarang nombor c supaya c > 0 dan c ≠ 1, kesamaan adalah benar:

Khususnya, jika kita menetapkan c = x, kita mendapat:

Daripada formula kedua ia mengikuti bahawa asas dan hujah logaritma boleh ditukar, tetapi dalam kes ini keseluruhan ungkapan "terbalik", i.e. logaritma muncul dalam penyebut.

Formula ini jarang ditemui dalam ungkapan berangka biasa. Adalah mungkin untuk menilai betapa mudahnya mereka hanya apabila menyelesaikan persamaan logaritma dan ketaksamaan.

Namun, terdapat masalah yang tidak dapat diselesaikan sama sekali kecuali dengan berpindah ke asas baru. Mari kita lihat beberapa perkara ini:

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log5 16 log2 25.

Ambil perhatian bahawa hujah kedua-dua logaritma mengandungi kuasa yang tepat. Mari kita keluarkan penunjuk: log5 16 = log5 24 = 4log5 2; log2 25 = log2 52 = 2log2 5;

Sekarang mari kita "terbalikkan" logaritma kedua:

Oleh kerana produk tidak berubah apabila menyusun semula faktor, kami dengan tenang mendarab empat dan dua, dan kemudian menangani logaritma.

Tugasan. Cari nilai ungkapan: log9 100 lg 3.

Asas dan hujah logaritma pertama adalah kuasa yang tepat. Mari kita tulis ini dan singkirkan penunjuk:

Sekarang mari kita buang logaritma perpuluhan dengan berpindah ke pangkalan baharu:

Identiti logaritma asas

Selalunya dalam proses penyelesaian adalah perlu untuk mewakili nombor sebagai logaritma kepada asas tertentu. Dalam kes ini, formula berikut akan membantu kami:

Dalam kes pertama, nombor n menjadi eksponen dalam hujah. Nombor n boleh menjadi apa-apa sahaja, kerana ia hanyalah nilai logaritma.

Formula kedua sebenarnya adalah definisi yang diparafrasa. Itulah namanya: .

Seperti formula untuk berpindah ke pangkalan baharu, identiti logaritma asas kadangkala merupakan satu-satunya penyelesaian yang mungkin.

Tugasan. Cari maksud ungkapan:

Ambil perhatian bahawa log25 64 = log5 8 - hanya mengambil kuasa dua daripada asas dan hujah logaritma. Dengan mengambil kira peraturan untuk mendarab kuasa dengan asas yang sama, kami mendapat:

Jika ada yang tidak tahu, ini adalah tugas sebenar dari Peperiksaan Negeri Bersepadu :)

Unit logaritma dan sifar logaritma

logaa = 1 ialah. Ingat sekali dan untuk semua: logaritma kepada mana-mana asas a asas itu sendiri adalah sama dengan satu.
loga 1 = 0 ialah. Asas a boleh menjadi apa-apa, tetapi jika hujah mengandungi satu, logaritma adalah sama dengan sifar! Kerana a0 = 1 adalah akibat langsung dari definisi.

Itu semua sifatnya. Pastikan anda berlatih mempraktikkannya! Muat turun helaian panduan pada permulaan pelajaran, cetak dan selesaikan masalah.

Sifat asas logaritma asli, graf, domain takrif, set nilai, formula asas, terbitan, kamiran, pengembangan siri kuasa dan perwakilan fungsi ln x menggunakan nombor kompleks diberikan.

Definisi

Logaritma semula jadi ialah fungsi y = ln x, songsangan bagi eksponen, x = e y, dan ialah logaritma kepada asas nombor e: ln x = log e x.

Logaritma asli digunakan secara meluas dalam matematik kerana terbitannya mempunyai bentuk termudah: (ln x)′ = 1/ x.

Berasaskan takrifan, asas logaritma asli ialah nombor e:
e ≅ 2.718281828459045...;
.

Graf bagi fungsi y = ln x.

Graf logaritma asli (fungsi y = ln x) diperoleh daripada graf eksponen imej cermin relatif kepada garis lurus y = x.

Logaritma asli ditakrifkan untuk nilai positif pembolehubah x. Ia meningkat secara monotonik dalam domain definisinya.

Pada x → 0 had logaritma asli ialah tolak infiniti (-∞).

Sebagai x → + ∞, had logaritma asli ialah campur infiniti (+ ∞). Untuk x besar, logaritma meningkat agak perlahan. Mana-mana fungsi kuasa x a dengan eksponen positif a berkembang lebih cepat daripada logaritma.

Sifat logaritma semula jadi

Domain definisi, set nilai, ekstrem, peningkatan, penurunan

Logaritma semula jadi ialah fungsi yang meningkat secara monoton, jadi ia tidak mempunyai ekstrem. Sifat utama logaritma semula jadi dibentangkan dalam jadual.

ln nilai x

ln 1 = 0

Formula asas untuk logaritma semula jadi

Formula berikut daripada takrifan fungsi songsang:

Sifat utama logaritma dan akibatnya

Formula penggantian asas

Mana-mana logaritma boleh dinyatakan dalam sebutan logaritma asli menggunakan formula penggantian asas:

Bukti formula ini dibentangkan dalam bahagian "Logaritma".

Fungsi songsang

Songsangan logaritma asli ialah eksponen.

Jika , maka

Jika, maka.

Terbitan ln x

Terbitan logaritma asli:
.
Terbitan logaritma asli modulus x:
.
Terbitan urutan ke-n:
.
Rumus terbitan > > >

kamiran

Kamiran dikira dengan pengamiran mengikut bahagian:
.
Jadi,

Ungkapan menggunakan nombor kompleks

Pertimbangkan fungsi pembolehubah kompleks z:
.
Mari kita nyatakan pembolehubah kompleks z melalui modul r dan hujah φ :
.
Dengan menggunakan sifat logaritma, kita mempunyai:
.
Ataupun
.
Hujah φ tidak ditakrifkan secara unik. Jika anda meletakkan
, dengan n ialah integer,
ia akan menjadi nombor yang sama untuk n yang berbeza.

Oleh itu, logaritma asli, sebagai fungsi pembolehubah kompleks, bukanlah fungsi bernilai tunggal.

Pengembangan siri kuasa

Apabila pengembangan berlaku:

Rujukan:
I.N. Bronstein, K.A. Semendyaev, Buku Panduan matematik untuk jurutera dan pelajar kolej, "Lan", 2009.

\(a^(b)=c\) \(\Anak panah kiri\) \(\log_(a)(c)=b\)

Mari kita jelaskan dengan lebih ringkas. Sebagai contoh, \(\log_(2)(8)\) adalah sama dengan kuasa yang \(2\) mesti dinaikkan untuk mendapatkan \(8\). Daripada ini jelas bahawa \(\log_(2)(8)=3\).

Contoh:	\(\log_(5)(25)=2\)	kerana \(5^(2)=25\)
	\(\log_(3)(81)=4\)	kerana \(3^(4)=81\)
	\(\log_(2)\)\(\frac(1)(32)\) \(=-5\)	kerana \(2^(-5)=\)\(\frac(1)(32)\)

Hujah dan asas logaritma

Mana-mana logaritma mempunyai "anatomi" berikut:

Hujah logaritma biasanya ditulis pada tahapnya, dan pangkalan ditulis dalam subskrip lebih dekat dengan tanda logaritma. Dan entri ini berbunyi seperti ini: "logaritma dua puluh lima kepada asas lima."

Bagaimana untuk mengira logaritma?

Untuk mengira logaritma, anda perlu menjawab soalan: kepada kuasa apakah asas harus dibangkitkan untuk mendapatkan hujah?

Sebagai contoh, hitung logaritma: a) \(\log_(4)(16)\) b) \(\log_(3)\)\(\frac(1)(3)\) c) \(\log_(\ sqrt (5))(1)\) d) \(\log_(\sqrt(7))(\sqrt(7))\) e) \(\log_(3)(\sqrt(3))\)

a) Apakah kuasa yang mesti dinaikkan untuk mendapatkan \(16\)? Jelas sekali yang kedua. Itulah sebabnya:

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

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

c) Pada kuasa apakah \(\sqrt(5)\) mesti dinaikkan untuk mendapatkan \(1\)? Kuasa apa yang menjadikan mana-mana nombor satu? Sifar, sudah tentu!

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

d) Apakah kuasa \(\sqrt(7)\) mesti dinaikkan untuk mendapatkan \(\sqrt(7)\)? Pertama, sebarang nombor kepada kuasa pertama adalah sama dengan dirinya sendiri.

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

e) Pada kuasa apakah \(3\) mesti dinaikkan untuk mendapatkan \(\sqrt(3)\)? Daripada kita tahu itu adalah kuasa pecahan, yang bermaksud Punca kuasa dua ialah kuasa bagi \(\frac(1)(2)\) .

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

Contoh : Kira logaritma \(\log_(4\sqrt(2))(8)\)

Penyelesaian :

\(\log_(4\sqrt(2))(8)=x\)		Kita perlu mencari nilai logaritma, mari kita nyatakan ia sebagai x. Sekarang mari kita gunakan definisi logaritma: \(\log_(a)(c)=b\) \(\Anak panah kiri\) \(a^(b)=c\)
\((4\sqrt(2))^(x)=8\)		Apakah yang menghubungkan \(4\sqrt(2)\) dan \(8\)? Dua, kerana kedua-dua nombor boleh diwakili oleh dua: \(4=2^(2)\) \(\sqrt(2)=2^(\frac(1)(2))\) \(8=2^(3)\)
\(((2^(2)\cdot2^(\frac(1)(2))))^(x)=2^(3)\)		Di sebelah kiri kita menggunakan sifat darjah: \(a^(m)\cdot a^(n)=a^(m+n)\) dan \((a^(m))^(n)= a^(m\cdot n)\)
\(2^(\frac(5)(2)x)=2^(3)\)		Asasnya adalah sama, kita beralih kepada kesamaan penunjuk
\(\frac(5x)(2)\) \(=3\)		Darab kedua-dua belah persamaan dengan \(\frac(2)(5)\)
		Punca yang terhasil ialah nilai logaritma

Jawab : \(\log_(4\sqrt(2))(8)=1,2\)

Mengapakah logaritma dicipta?

Untuk memahami perkara ini, mari kita selesaikan persamaan: \(3^(x)=9\). Hanya padankan \(x\) untuk membuat persamaan berfungsi. Sudah tentu, \(x=2\).

Sekarang selesaikan persamaan: \(3^(x)=8\).Apakah x sama dengan? Itulah maksudnya.

Orang yang paling bijak akan berkata: "X kurang sedikit daripada dua." Bagaimana sebenarnya untuk menulis nombor ini? Untuk menjawab soalan ini, logaritma telah dicipta. Terima kasih kepadanya, jawapan di sini boleh ditulis sebagai \(x=\log_(3)(8)\).

Saya ingin menekankan bahawa \(\log_(3)(8)\), seperti sebarang logaritma hanyalah nombor. Ya, ia kelihatan luar biasa, tetapi ia pendek. Kerana jika kita mahu menulisnya sebagai perpuluhan, ia akan kelihatan seperti ini: \(1.892789260714.....\)

Contoh : Selesaikan persamaan \(4^(5x-4)=10\)

Penyelesaian :

\(4^(5x-4)=10\)		\(4^(5x-4)\) dan \(10\) tidak boleh dibawa ke pangkalan yang sama. Ini bermakna anda tidak boleh melakukannya tanpa logaritma. Mari kita gunakan definisi logaritma: \(a^(b)=c\) \(\Anak panah kiri\) \(\log_(a)(c)=b\)
\(\log_(4)(10)=5x-4\)		Mari kita balikkan persamaan supaya X berada di sebelah kiri
\(5x-4=\log_(4)(10)\)		Sebelum kita. Mari kita gerakkan \(4\) ke kanan. Dan jangan takut dengan logaritma, perlakukan ia seperti nombor biasa.
\(5x=\log_(4)(10)+4\)		Bahagikan persamaan dengan 5
\(x=\)\(\frac(\log_(4)(10)+4)(5)\)		Ini adalah akar kita. Ya, ia kelihatan luar biasa, tetapi mereka tidak memilih jawapannya.

Jawab : \(\frac(\log_(4)(10)+4)(5)\)

Logaritma perpuluhan dan semula jadi

Seperti yang dinyatakan dalam takrifan logaritma, asasnya boleh menjadi sebarang nombor positif kecuali satu \((a>0, a\neq1)\). Dan di antara semua asas yang mungkin, terdapat dua yang sering berlaku sehingga notasi pendek khas dicipta untuk logaritma dengannya:

Logaritma asli: logaritma yang tapaknya ialah nombor Euler \(e\) (sama dengan lebih kurang \(2.7182818…\)), dan logaritma ditulis sebagai \(\ln(a)\).

Itu dia, \(\ln(a)\) adalah sama dengan \(\log_(e)(a)\)

Logaritma Perpuluhan: Logaritma yang asasnya 10 ditulis \(\lg(a)\).

Itu dia, \(\lg(a)\) adalah sama dengan \(\log_(10)(a)\), dengan \(a\) ialah beberapa nombor.

Identiti logaritma asas

Logaritma mempunyai banyak sifat. Salah satu daripadanya dipanggil "Identiti Logaritma Asas" dan kelihatan seperti ini:

\(a^(\log_(a)(c))=c\)

Sifat ini mengikuti terus dari definisi. Mari kita lihat dengan tepat bagaimana formula ini terhasil.

Mari kita ingat nota ringkas definisi logaritma:

jika \(a^(b)=c\), maka \(\log_(a)(c)=b\)

Iaitu, \(b\) adalah sama dengan \(\log_(a)(c)\). Kemudian kita boleh menulis \(\log_(a)(c)\) dan bukannya \(b\) dalam formula \(a^(b)=c\). Ternyata \(a^(\log_(a)(c))=c\) - identiti logaritma utama.

Anda boleh mencari sifat logaritma yang lain. Dengan bantuan mereka, anda boleh memudahkan dan mengira nilai ungkapan dengan logaritma, yang sukar untuk dikira secara langsung.

Contoh : Cari nilai ungkapan \(36^(\log_(6)(5))\)

Penyelesaian :

Jawab : \(25\)

Bagaimana untuk menulis nombor sebagai logaritma?

Seperti yang dinyatakan di atas, sebarang logaritma hanyalah nombor. Sebaliknya juga benar: sebarang nombor boleh ditulis sebagai logaritma. Sebagai contoh, kita tahu bahawa \(\log_(2)(4)\) adalah sama dengan dua. Kemudian daripada dua anda boleh menulis \(\log_(2)(4)\).

Tetapi \(\log_(3)(9)\) juga sama dengan \(2\), yang bermaksud kita juga boleh menulis \(2=\log_(3)(9)\) . Begitu juga dengan \(\log_(5)(25)\), dan dengan \(\log_(9)(81)\), dsb. Iaitu, ternyata

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

Oleh itu, jika kita perlu, kita boleh menulis dua sebagai logaritma dengan mana-mana asas di mana-mana sahaja (sama ada dalam persamaan, dalam ungkapan, atau dalam ketaksamaan) - kita hanya menulis asas kuasa dua sebagai hujah.

Ia sama dengan triple – ia boleh ditulis sebagai \(\log_(2)(8)\), atau sebagai \(\log_(3)(27)\), atau sebagai \(\log_(4)( 64) \)... Di sini kita menulis pangkalan dalam kubus sebagai hujah:

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

Dan dengan empat:

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

Dan dengan tolak satu:

\(-1=\) \(\log_(2)\)\(\frac(1)(2)\) \(=\) \(\log_(3)\)\(\frac(1)( 3)\) \(=\) \(\log_(4)\)\(\frac(1)(4)\) \(=\) \(\log_(5)\)\(\frac(1 )(5)\) \(=\) \(\log_(6)\)\(\frac(1)(6)\) \(=\) \(\log_(7)\)\(\frac (1)(7)\) \(...\)

Dan dengan satu pertiga:

\(\frac(1)(3)\) \(=\log_(2)(\sqrt(2))=\log_(3)(\sqrt(3))=\log_(4)(\sqrt( 4))=\log_(5)(\sqrt(5))=\log_(6)(\sqrt(6))=\log_(7)(\sqrt(7))...\)

Sebarang nombor \(a\) boleh diwakili sebagai logaritma dengan asas \(b\): \(a=\log_(b)(b^(a))\)

Contoh : Cari maksud ungkapan \(\frac(\log_(2)(14))(1+\log_(2)(7))\)

Penyelesaian :

Jawab : \(1\)

Berhubung dengan

tugas mencari mana-mana tiga nombor daripada dua nombor lain yang diberi boleh ditetapkan. Jika a dan kemudian N diberikan, ia didapati dengan eksponen. Jika N dan kemudian a diberikan dengan mengambil punca darjah x (atau menaikkannya kepada kuasa). Sekarang pertimbangkan kes apabila, diberi a dan N, kita perlu mencari x.

Biarkan nombor N positif: nombor a positif dan tidak sama dengan satu: .

Definisi. Logaritma nombor N ke pangkalan a ialah eksponen yang a mesti dinaikkan untuk mendapatkan nombor N; logaritma dilambangkan dengan

Oleh itu, dalam kesamaan (26.1) eksponen didapati sebagai logaritma N kepada asas a. Catatan

mempunyai makna yang sama. Kesamaan (26.1) kadangkala dipanggil identiti utama teori logaritma; sebenarnya ia menyatakan definisi konsep logaritma. Oleh takrifan ini Asas logaritma a sentiasa positif dan berbeza daripada kesatuan; nombor logaritma N adalah positif. Nombor negatif dan sifar tidak mempunyai logaritma. Ia boleh dibuktikan bahawa sebarang nombor dengan asas tertentu mempunyai logaritma yang jelas. Oleh itu kesaksamaan memerlukan . Perhatikan bahawa syarat itu penting di sini; jika tidak, kesimpulan itu tidak akan dibenarkan, kerana kesamaan adalah benar untuk sebarang nilai x dan y.

Contoh 1. Cari

Penyelesaian. Untuk mendapatkan nombor, anda mesti menaikkan asas 2 kepada kuasa Oleh itu.

Anda boleh membuat nota apabila menyelesaikan contoh sedemikian dalam bentuk berikut:

Contoh 2. Cari .

Penyelesaian. Kami ada

Dalam contoh 1 dan 2, kita dengan mudah menemui logaritma yang dikehendaki dengan mewakili nombor logaritma sebagai kuasa asas dengan eksponen rasional. Dalam kes umum, sebagai contoh, dan lain-lain, ini tidak boleh dilakukan, kerana logaritma mempunyai nilai yang tidak rasional. Mari kita perhatikan satu isu yang berkaitan dengan kenyataan ini. Dalam perenggan 12 kami memberikan konsep kemungkinan untuk menentukan mana-mana darjah sebenar sesuatu yang diberikan nombor positif. Ini adalah perlu untuk pengenalan logaritma, yang, secara amnya, boleh menjadi nombor tidak rasional.

Mari kita lihat beberapa sifat logaritma.

Sifat 1. Jika nombor dan asas adalah sama, maka logaritma adalah sama dengan satu, dan, sebaliknya, jika logaritma adalah sama dengan satu, maka nombor dan asas adalah sama.

Bukti. Biarkan Dengan takrifan logaritma yang kita ada dan dari mana

Sebaliknya, biarkan Kemudian mengikut definisi

Sifat 2. Logaritma satu kepada sebarang tapak adalah sama dengan sifar.

Bukti. Mengikut takrifan logaritma (kuasa sifar mana-mana asas positif adalah sama dengan satu, lihat (10.1)). Dari sini

Q.E.D.

Pernyataan sebaliknya juga benar: jika , maka N = 1. Sesungguhnya, kita mempunyai .

Sebelum merumuskan sifat logaritma seterusnya, marilah kita bersetuju untuk mengatakan bahawa dua nombor a dan b terletak pada sisi yang sama bagi nombor ketiga c jika kedua-duanya lebih besar daripada c atau kurang daripada c. Jika satu daripada nombor ini lebih besar daripada c, dan satu lagi kurang daripada c, maka kita akan mengatakan bahawa mereka terletak pada sisi bertentangan c.

Harta 3. Jika nombor dan tapak terletak pada sisi yang sama bagi satu, maka logaritmanya adalah positif; Jika nombor dan tapak terletak pada sisi bertentangan satu, maka logaritmanya adalah negatif.

Bukti harta 3 adalah berdasarkan fakta bahawa kuasa a adalah lebih besar daripada satu jika asas lebih besar daripada satu dan eksponen positif atau asas kurang daripada satu dan eksponen negatif. Kuasa adalah kurang daripada satu jika asas lebih besar daripada satu dan eksponen negatif atau asas kurang daripada satu dan eksponen positif.

Terdapat empat kes untuk dipertimbangkan:

Kami akan mengehadkan diri kami untuk menganalisis yang pertama daripada mereka; pembaca akan mempertimbangkan selebihnya sendiri.

Biarkan dalam kesamaan eksponen tidak boleh negatif atau sama dengan sifar, oleh itu, ia adalah positif, iaitu, seperti yang dikehendaki untuk dibuktikan.

Contoh 3. Ketahui yang manakah logaritma di bawah adalah positif dan yang mana negatif:

Penyelesaian, a) kerana nombor 15 dan asas 12 terletak pada sisi yang sama dari satu;

b) kerana 1000 dan 2 terletak pada satu sisi unit; dalam kes ini, tidak penting bahawa asas lebih besar daripada nombor logaritma;

c) kerana 3.1 dan 0.8 terletak pada bahagian bertentangan perpaduan;

G); kenapa?

d); kenapa?

Sifat-sifat berikut 4-6 sering dipanggil peraturan logaritma: mereka membenarkan, mengetahui logaritma beberapa nombor, untuk mencari logaritma hasil darab, hasil bagi, dan darjah setiap satu daripadanya.

Sifat 4 (peraturan logaritma produk). Logaritma hasil darab beberapa nombor positif kepada asas tertentu adalah sama dengan hasil tambah logaritma nombor ini kepada asas yang sama.

Bukti. Biarkan nombor yang diberi adalah positif.

Untuk logaritma produk mereka, kami menulis kesamaan (26.1) yang mentakrifkan logaritma:

Dari sini kita akan dapati

Membandingkan eksponen bagi ungkapan pertama dan terakhir, kami memperoleh kesamaan yang diperlukan:

Perhatikan bahawa syarat itu penting; logaritma hasil darab dua nombor negatif masuk akal, tetapi dalam kes ini kita dapat

Secara umum, jika hasil darab beberapa faktor adalah positif, maka logaritmanya adalah sama dengan jumlah logaritma nilai mutlak faktor-faktor ini.

Sifat 5 (peraturan untuk mengambil logaritma hasil bagi). Logaritma hasil bagi nombor positif adalah sama dengan perbezaan antara logaritma dividen dan pembahagi, dibawa ke pangkalan yang sama. Bukti. Kami secara konsisten mencari

Q.E.D.

Sifat 6 (peraturan logaritma kuasa). Logaritma kuasa mana-mana nombor positif adalah sama dengan logaritma nombor itu yang didarab dengan eksponen.

Bukti. Mari kita tulis semula identiti utama (26.1) untuk nombor:

Q.E.D.

Akibat. Logaritma punca nombor positif adalah sama dengan logaritma radikal dibahagikan dengan eksponen punca:

Kesahihan akibat ini boleh dibuktikan dengan membayangkan bagaimana dan menggunakan harta 6.

Contoh 4. Ambil logaritma kepada asas a:

a) (diandaikan bahawa semua nilai b, c, d, e adalah positif);

b) (diandaikan bahawa ).

Penyelesaian, a) Adalah mudah untuk pergi ke kuasa pecahan dalam ungkapan ini:

Berdasarkan kesamaan (26.5)-(26.7), kita kini boleh menulis:

Kami perhatikan bahawa operasi yang lebih mudah dilakukan pada logaritma nombor daripada pada nombor itu sendiri: apabila mendarab nombor, logaritma mereka ditambah, apabila membahagi, mereka ditolak, dsb.

Itulah sebabnya logaritma digunakan dalam amalan pengkomputeran (lihat perenggan 29).

Tindakan songsang logaritma dipanggil potentiation, iaitu: potentiation ialah tindakan di mana nombor itu sendiri ditemui daripada logaritma nombor tertentu. Pada asasnya, potentiasi bukanlah sebarang tindakan khas: ia datang untuk meningkatkan asas kepada kuasa ( sama dengan logaritma nombor). Istilah "potentiation" boleh dianggap sinonim dengan istilah "exponentiation".

Apabila mempotensikan, anda mesti menggunakan peraturan songsang kepada peraturan logaritma: gantikan jumlah logaritma dengan logaritma hasil darab, perbezaan logaritma dengan logaritma hasil bagi, dsb. Khususnya, jika terdapat faktor di hadapan daripada tanda logaritma, maka semasa potensiasi ia mesti dipindahkan ke darjah eksponen di bawah tanda logaritma.

Contoh 5. Cari N jika diketahui bahawa

Penyelesaian. Berhubung dengan peraturan potensiasi yang dinyatakan, kami akan memindahkan faktor 2/3 dan 1/3 yang berdiri di hadapan tanda logaritma di sebelah kanan kesamaan ini kepada eksponen di bawah tanda logaritma ini; kita mendapatkan

Sekarang kita gantikan perbezaan logaritma dengan logaritma hasil bagi:

untuk mendapatkan pecahan terakhir dalam rantaian kesamaan ini, kami membebaskan pecahan sebelumnya daripada ketidakrasionalan dalam penyebut (klausa 25).

Sifat 7. Jika tapak lebih besar daripada satu, maka nombor yang lebih besar mempunyai logaritma yang lebih besar (dan yang lebih kecil mempunyai yang lebih kecil), jika asasnya kurang daripada satu, maka nombor yang lebih besar mempunyai logaritma yang lebih kecil (dan yang lebih kecil satu mempunyai yang lebih besar).

Sifat ini juga dirumuskan sebagai peraturan untuk mengambil logaritma ketaksamaan, kedua-dua belahnya adalah positif:

Apabila logaritma ketaksamaan kepada asas lebih besar daripada satu, tanda ketaksamaan dikekalkan, dan apabila logaritma kepada asas kurang daripada satu, tanda ketaksamaan berubah kepada sebaliknya (lihat juga perenggan 80).

Buktinya adalah berdasarkan sifat 5 dan 3. Pertimbangkan kes apabila Jika , maka dan, dengan mengambil logaritma, kita memperoleh

(a dan N/M terletak pada sisi perpaduan yang sama). Dari sini