Aufgabenbeispiele von Logarithmus

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log berechnen (einfach)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 (125) .

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Wir suchen den Logarithmus von 125 zur Basis 5, also die Hochzahl mit der man 5 potenzieren muss, um auf 125 zu kommen.

Also was muss in das Kästchen, damit 5 = 125 gilt.

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

log 5 (125) = 3, eben weil 53 = 125 gilt .

log berechnen

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 5 ( 1 5 ) .

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

Also was muss in das Kästchen, damit 5 = 1 5 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 5-Potenz zu schreiben versuchen, also 5 = 1 5

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

log 5 ( 1 5 ) = -1, eben weil 5-1 = 1 5 gilt .

log berechnen (schwer)

Beispiel:

Berechne den Logarithmus log 3 ( 27 ) .

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Zuerst schreiben wir 27 um: 27 = 27 1 2

Man kann erkennen, dass 27 eine Potenz ist: 27 = 3 3

Also schreiben wir 27 = 27 1 2 = ( 3 3 ) 1 2 = 3 3 2

log 3 ( 27 ) = log 3 ( 3 3 2 ) heißt, dass wir den Logarithmus von 3 3 2 zur Basis 3 suchen, also die Hochzahl mit der man 3 potenzieren muss, um auf 3 3 2 zu kommen.

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

Damit steht die Lösung praktisch schon da: log 3 ( 27 ) = log 3 ( 3 3 2 ) = 3 2 , eben weil 3 3 2 = 27 gilt .

log im Interval bestimmen

Beispiel:

Finde zwei benachbarte ganze Zahlen, zwischen denen der Logarithmus log 4 (10) liegt.

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Wir suchen 4er-Potenzen in der Näher von 10, also eine die gerade noch kleiner und eine die schon größer als 10 ist.

Dabei kommt man auf 4 = 41 < 10 und auf 4 2 = 42 > 10.

Und da wir bei log 4 (10) ja das ☐ von 4 = 10 suchen, muss dieses ☐ irgendwo zwischen 1 und 2 liegen, wegen:
41 = 4 < 10 < 4 2 = 42

Es gilt somit: 1 < log 4 (10) < 2

1. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache lg( 10000x ) -4 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( 10000x ) -4 lg( x )
= lg( 10000 ) + lg( x ) -4 lg( x )
= lg( 10 4 ) + lg( x ) -4 lg( x )
= 4 + lg( x ) -4 lg( x )
= -3 lg( x ) +4

1. Logarithmusgesetz rückwärts

Beispiel:

Vereinfache: lg( 50 ) - lg( 5 ) .

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lg( 50 ) - lg( 5 )

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

= lg( 50 5 )

= lg( 10 )

= 1

2. Logarithmusgesetz einfach

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( x 4 ) +2 lg( x 4 ) +2 lg( x 3 ) zu einem Vielfachen von lg( x ) .

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Es gilt mit dem Logarithmusgesetz log(ab) = b⋅log(a):
lg( x 4 ) +2 lg( x 4 ) +2 lg( x 3 )
= 4 lg( x ) +8 lg( x ) +6 lg( x )
= 18 lg( x )

Beide Logarithmusgesetze

Beispiel:

Vereinfache den Term lg( 20 x 4 ) - lg( 100 x 3 ) + lg( 5 x 2 ) soweit wie möglich.

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lg( 20 x 4 ) - lg( 100 x 3 ) + lg( 5 x 2 )

= lg( 20 x 4 ) - lg( 100 x -3 ) + lg( 5 x -2 )

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

= lg( 20 ) + lg( x 4 ) - ( lg( 100 ) + lg( 1 x 3 ) ) + ( lg( 5 ) + lg( 1 x 2 ) )

= lg( 20 ) + lg( x 4 ) - lg( 100 ) - lg( 1 x 3 ) + lg( 5 ) + lg( 1 x 2 )

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

= lg( 20 ) +4 lg( x ) - lg( 100 ) +3 lg( x ) + lg( 5 ) -2 lg( x )

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

= lg( 20 ) +4 lg( x ) - lg( 100 ) +3 lg( x ) + lg( 5 ) -2 lg( x )

= 5 lg( x ) - lg( 100 ) + lg( 20 ) + lg( 5 )

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

= 5 lg( x ) + lg( 1 100 · 20 · 5 )

= 5 lg( x ) + lg( 1 5 · 5 )

= 5 lg( x ) + lg( 1 )

= 5 lg( x )