Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 16 (256) .

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Wir suchen den Logarithmus von 256 zur Basis 16, also die Hochzahl mit der man 16 potenzieren muss, um auf 256 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 16 = 256 gilt.

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

log 16 (256) = 2, eben weil 162 = 256 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 16 ( 1 256 ) .

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Wir suchen den Logarithmus von 1 256 zur Basis 16, also die Hochzahl mit der man 16 potenzieren muss, um auf 1 256 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 16 = 1 256 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 16-Potenz zu schreiben versuchen, also 16 = 1 256

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

log 16 ( 1 256 ) = -2, eben weil 16-2 = 1 256 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 5 (75) liegt.

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Wir suchen 5er-Potenzen in der Näher von 75, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 75 ist.

Dabei kommt man auf 5 2 = 52 < 75 und auf 5 3 = 53 > 75.

Und da wir bei log 5 (75) ja das ☐ von 5 = 75 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 2 und 3 liegen, wegen:
52 = 5 2 < 75 < 5 3 = 53

Es gilt somit: 2 < log 5 (75) < 3

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 1000000x ) +3 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( 1000000x ) +3 lg( x )
= lg( 1000000 ) + lg( x ) +3 lg( x )
= lg( 10 6 ) + lg( x ) +3 lg( x )
= 6 + lg( x ) +3 lg( x )
= 4 lg( x ) +6

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 30 ) - lg( 3 ) .

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lg( 30 ) - lg( 3 )

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

= lg( 30 3 )

= lg( 10 )

= 1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 1 x ) + lg( 1 x 3 ) + lg( 1 x ) zu einem Vielfachen von lg( x ) .

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
lg( 1 x ) + lg( 1 x 3 ) + lg( 1 x )
= lg( x - 1 2 ) + lg( x -3 ) + lg( x -1 )
= - 1 2 lg( x ) -3 lg( x ) - lg( x )
= - 9 2 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term - lg( 1 20 x 4 ) + lg( 1 4 x 3 ) + lg( 20 x ) soweit wie möglich.

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- lg( 1 20 x 4 ) + lg( 1 4 x 3 ) + lg( 20 x )

= - lg( 1 20 x -4 ) + lg( 1 4 x -3 ) + lg( 20 x -1 )

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

= -( lg( 1 20 ) + lg( 1 x 4 ) ) + ( lg( 1 4 ) + lg( 1 x 3 ) ) + ( lg( 20 ) + lg( 1 x ) )

= - lg( 1 20 ) - lg( 1 x 4 ) + lg( 1 4 ) + lg( 1 x 3 ) + lg( 20 ) + lg( 1 x )

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

= - lg( 1 20 ) +4 lg( x ) + lg( 1 4 ) -3 lg( x ) + lg( 20 ) - lg( x )

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

= - lg( 1 ) + lg( 20 ) +4 lg( x ) + lg( 1 ) - lg( 4 ) -3 lg( x ) + lg( 20 ) - lg( x )

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

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

= lg( 20 · 20 4 )

= lg( 100 )

= lg( 10 2 )

= 2