10.5: Використовуйте властивості логарифмів
До кінця цього розділу ви зможете:
- Використовуйте властивості логарифмів
- Скористайтеся зміною базової формули
Перш ніж приступити до роботи, пройдіть цю вікторину про готовність.
- Оцініть: а.a0 бa1.
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 5.14. - Пишіть з раціональним показником:3√x2y.
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 8.27. - Округлення до трьох знаків після коми:2.5646415.
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 1.34.
Використання властивостей логарифмів
Тепер, коли ми дізналися про експоненціальні та логарифмічні функції, ми можемо ввести деякі властивості логарифмів. Це буде дуже корисно, оскільки ми продовжуємо вирішувати як експоненціальні, так і логарифмічні рівняння.
Перші дві властивості походять від визначення логарифмів. Так якa0=1, ми можемо перетворити це в логарифмічну форму і отриматиloga1=0. Також, з тих пірa1=a, ми отримуємоlogaa=1.
Властивості логарифмів
loga1=0logaa=1
У наступному прикладі ми могли б оцінити логарифм шляхом перетворення в експоненціальну форму, як ми робили раніше, але розпізнавання, а потім застосування властивостей економить час.
Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:
- log81
- log66
Рішення:
а.
log81
Користуватися майном,loga1=0.
0log81=0
б.
log66
Користуватися майном,logaa=1.
1log66=1
Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:
- log131
- log99
- Відповідь
-
- 0
- 1
Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:
- log51
- log77
- Відповідь
-
- 0
- 1
Наступні два властивості також можна перевірити шляхом перетворення їх з експоненціальної форми в логарифмічну форму, або зворотну.
Експоненціальне рівнянняalogax=x перетворюється на логарифмічне рівнянняlogax=logax, яке є істинним твердженням для позитивних значеньx лише для.
Логарифмічне рівнянняlogaax=x перетворюється в експоненціальне рівнянняax=ax, яке також є істинним твердженням.
Ці дві властивості називаються зворотними властивостями, тому що, коли ми маємо однакову базу, піднімаючи до влади «скасовує» журнал і беручи журнал «скасовує» підвищення до влади. Ці два властивості показують склад функцій. Обидва закінчилися функцією ідентичності, яка знову показує, що експоненціальні та логарифмічні функції є зворотними функціями.
Обернені властивості логарифмів
Дляa>0,x>0 іa≠1,
alogax=xlogaax=x
У наступному прикладі застосуємо зворотні властивості логарифмів.
Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:
- 4log49
- log335
Рішення:
а.
4log49
Користуватися майном,alogax=x.
94log49=9
б.
log335
Користуватися майном,alogax=x.
5log335=5
Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:
- 5log515
- log774
- Відповідь
-
- 15
- 4
Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:
- 2log28
- log2215
- Відповідь
-
- 8
- 15
Є ще три властивості логарифмів, які стануть в нагоді в нашій роботі. Ми знаємо, що експоненціальні функції та логарифмічна функція дуже взаємопов'язані. Наше визначення логарифма показує нам, що логарифм є показником еквівалентної експоненти. Властивості експонент мають пов'язані властивості для експонент.
У Product Property of Exponentsam⋅an=am+n, ми бачимо, що для множення тієї ж бази ми додаємо показники. Product Властивість логарифмів,logaM⋅N=logaM+logaN говорить нам взяти журнал продукту, ми додаємо журнал факторів.
Властивість добутку логарифмів
ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa≠1, тоді
loga(M⋅N)=logaM+logaN
Логарифм добутку - це сума логарифмів.
Ми використовуємо цю властивість, щоб записати журнал продукту як суму журналів кожного фактора.
Використовуйте властивість добутку логарифмів, щоб записати кожен логарифм як суму логарифмів. Спростити, якщо це можливо:
- log37x
- log464xy
Рішення:
а.
log37x
Використовуйте властивість продукту,loga(M⋅N)=logaM+logaN.
log37+log3x
log37x=log37+log3x
б.
log464xy
Використовуйте властивість продукту,loga(M⋅N)=logaM+logaN.
log464+log4x+log4y
Спростити оцінку,log464.
3+log4x+log4y
log464xy=3+log4x+log4y
Використовуйте властивість добутку логарифмів, щоб записати кожен логарифм як суму логарифмів. Спростити, якщо це можливо:
- log33x
- log28xy
- Відповідь
-
- 1+log3x
- 3+log2x+log2y
Використовуйте властивість добутку логарифмів, щоб записати кожен логарифм як суму логарифмів. Спростити, якщо це можливо:
- log99x
- log327xy
- Відповідь
-
- 1+log9x
- 3+log3x+log3y
Аналогічно, у частковому властивості експонентівaman=am−n, ми бачимо, що для поділу тієї ж бази ми віднімаємо показники. Коефіцієнтна властивість логарифмів,logaMN=logaM−logaN говорить нам взяти журнал частки, віднімаємо журнал чисельника та знаменника.
Частна властивість логарифмів
ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa≠1, тоді
logaMN=logaM−logaN
Логарифм частки - це різниця логарифмів.
Зауважте, щоlogaM=logaN≠loga(M−N).
Ми використовуємо цю властивість, щоб записати журнал частки як різницю журналів кожного фактора.
Використовуйте Коефіцієнтну властивість логарифмів, щоб записати кожен логарифм як різницю логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.
- log557
- logx100
Рішення:
а.
log557
Використовуйте властивість частки,logaMN=logaM−logaN.
log55−log57
Спростити.
1−log57
log557=1−log57
б.
logx100
Використовуйте властивість частки,logaMN=logaM−logaN.
logx−log100
Спростити.
logx−2
logx100=logx−2
Використовуйте Коефіцієнтну властивість логарифмів, щоб записати кожен логарифм як різницю логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.
- log434
- logx1000
- Відповідь
-
- log43−1
- logx−3
Використовуйте Коефіцієнтну властивість логарифмів, щоб записати кожен логарифм як різницю логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.
- log254
- log10y
- Відповідь
-
- log25−2
- 1−logy
Третя властивість логарифмів пов'язана з Влада властивості експонентів(am)n=am⋅n, ми бачимо, що, щоб підняти ступінь до степеня, ми множимо показники. Влада властивість логарифмів,logaMp=plogaM говорить нам взяти журнал числа, піднятого до степеня, ми множимо потужність на журнал числа.
Власність потужності логарифмів
ЯкщоM>0,a>0,a≠1 іp є будь-яким дійсним числом, то
logaMp=plogaM
Журнал числа, піднятого до потужності як добуток потужності раз журнал числа.
Ми використовуємо цю властивість, щоб записати журнал числа, піднятого до степені, як добуток потужності раз журнал числа. Ми по суті беремо показник і кидаємо його перед логарифмом.
Використовуйте властивість потужності логарифмів, щоб записати кожен логарифм як добуток логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.
- log543
- logx10
Рішення:
а.
log543
Використовуйте властивість Power,logaMp=plogaM.
3log54
log543=3log54
б.
logx10
Використовуйте властивість Power,logaMp=plogaM.
10logx
logx10=10logx
Використовуйте властивість потужності логарифмів, щоб записати кожен логарифм як добуток логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.
- log754
- logx100
- Відповідь
-
- 4log75
- 100⋅logx
Використовуйте властивість потужності логарифмів, щоб записати кожен логарифм як добуток логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.
- log237
- logx20
- Відповідь
-
- 7log23
- 20⋅logx
Ми підсумовуємо Властивості логарифмів тут для зручності довідки. Хоча природні логарифми є окремим випадком цих властивостей, часто корисно також показати натуральний логарифм версії кожної властивості.
Властивості логарифмів
ЯкщоM>0,a>0,a≠1 іp є будь-яким дійсним числом, то
Нерухомість | Базаa | Базаe |
---|---|---|
\ (a\) ">loga1=0 | \ (e\) ">ln1=0 | |
\ (a\) ">logaa=1 | \ (e\) ">lne=1 | |
Зворотні властивості | \ (a\) ">alogax=x logaax=x |
\ (e\) ">elnx=x lnex=x |
Властивість добутку логарифмів | \ (a\) ">loga(M⋅N)=logaM+logaN | \ (e\) ">ln(M⋅N)=lnM+lnN |
Частна властивість логарифмів | \ (a\) ">logaMN=logaM−logaN | \ (e\) ">lnMN=lnM−lnN |
Власність потужності логарифмів | \ (a\) ">logaMp=plogaM | \ (e\) ">lnMp=plnM |
Тепер, коли у нас є властивості, ми можемо використовувати їх, щоб «розширити» логарифмічний вираз. Це означає записати логарифм у вигляді суми або різниці і без будь-яких повноважень.
Зазвичай ми застосовуємо Product і Quotient Властивості, перш ніж застосовувати Властивість живлення.
Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog4(2x3y2). Спрощуйте, якщо це можливо.
Рішення:
Використовуйте властивість продукту,logaM⋅N=logaM+logaN.
Використовуйте властивість владиlogaMp=plogaM, на останніх двох термінів. Спростити.
Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog2(5x4y2). Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
log25+4log2x+2log2y
Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog3(7x5y3). Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
log37+5log3x+3log3y
Коли у нас є радикал в логарифмічному виразі, корисно спочатку записати його радиканд як раціональний показник.
Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog24√x33y2z. Спрощуйте, якщо це можливо.
Рішення
log24√x33y2z
Перепишіть радикал з раціональним показником.
log2(x33y2z)14
Використовуйте властивість Power,logaMp=plogaM.
14log2(x33y2z)
Використовуйте властивість частки,logaM⋅N=logaM−logaN.
14(log2(x3)−log2(3y2z))
Використовуйте Product PropertylogaM⋅N=logaM+logaN, у другому семестрі.
14(log2(x3)−(log23+log2y2+log2z))
Використовуйте властивість PowerlogaMp=plogaM, всередині дужок.
14(3log2x−(log23+2log2y+log2z))
Спрощення шляхом розподілу.
14(3log2x−log23−2log2y−log2z)
log24√x33y2z=14(3log2x−log23−2log2y−log2z)
Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog45√x42y3z2. Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
15(4log4x−12−3log4y−2log4z)
Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog33√x25yz. Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
13(2log3x−log35−log3y−log3z)
Протилежність розширенню логарифма полягає в тому, щоб конденсувати суму або різницю логарифмів, які мають однакову основу, в один логарифм. Ми знову використовуємо властивості логарифмів, щоб допомогти нам, але навпаки.
Щоб стиснути логарифмічні вирази з однаковою основою в один логарифм, ми починаємо з використання властивості Power, щоб отримати коефіцієнти термінів журналу, щоб бути одним, а потім Product і Quotient Properties за потребою.
Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифмаlog43+log4x−log4y. Спрощуйте, якщо це можливо.
Рішення:
Всі вирази журналу мають однакову базу,4.
Перші два терміни додаються, тому ми використовуємо Product Property,logaM+logaN=logaM:N.
Оскільки журнали віднімаються, ми використовуємо властивість Quotient,logaM−logaN=logaMN.
Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифмаlog25+log2x−log2y. Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
log25xy
Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифмаlog36−log3x−log3y. Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
log36xy
Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифма2log3x+4log3(x+1). Спрощуйте, якщо це можливо.
Рішення:
Вирази журналу мають однакову базу,3.
2log3x+4log3(x+1)
Використовуйте властивість Power,logaM+logaN=logaM⋅N.
log3x2+log3(x+1)4
Терміни додаються, тому ми використовуємо Product Property,logaM+logaN=logaM⋅N.
log3x2(x+1)4
2log3x+4log3(x+1)=log3x2(x+1)4
Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифма3log2x+2log2(x−1). Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
log2x3(x−1)2
Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифма2logx+2log(x+1). Спрощуйте, якщо це можливо.
- Відповідь
-
logx2(x+1)2
Використовуйте формулу «Зміна бази»
Щоб оцінити логарифм з будь-якою іншою основою, ми можемо використовувати формулу Change-of-Base. Ми покажемо, як це виводиться.
Suppose we want to evaluatelogaMlogaMLety=logaM.y=logaMRewrite the epression in exponential form. ay=MTake the logbof each side.logbay=logbMUse the Power Property.ylogba=logbMSolve fory.y=logbMlogbaSubstiturey=logaM.logaM=logbMlogba
Формула зміни бази вводить нову базуb. Це може бути будь-яка база, якуb ми хочемо деb>0,b≠1. Оскільки наші калькулятори мають ключі для логарифмів base10 та basee, ми перепишемо формулу Change-of-Base з новою базою як10 ore.
Формула зміни бази
Для будь-яких логарифмічних основa,b іM>0,
logaM=logbMlogbalogaM=logMlogalogaM=lnMlna new base b new base 10 new base e
Коли ми використовуємо калькулятор, щоб знайти значення логарифма, ми зазвичай округляємо до трьох десяткових знаків. Це дає нам приблизне значення, і тому ми використовуємо приблизно рівний символ(≈).
Округлення до трьох знаків після коми, приблизнеlog435.
Рішення:
![]() |
|
Використовуйте формулу «Зміна бази». | ![]() |
Визначтеa іM. Вибирайте10 дляb. | ![]() |
Введіть виразlog35log4 в калькулятор за допомогою кнопки log для base10. Округлення до трьох знаків після коми. | ![]() |
Округлення до трьох знаків після коми, приблизнеlog342.
- Відповідь
-
3.402
Округлення до трьох знаків після коми, приблизнеlog546.
- Відповідь
-
2.379
Отримайте доступ до цих онлайн-ресурсів для додаткової інструкції та практики з використанням властивостей логарифмів.
Ключові концепції
- loga1=0logaa=1
- Обернені властивості логарифмів
- Дляa>0,x>0 іa≠1
alogax=xlogaax=x
- Дляa>0,x>0 іa≠1
- Властивість добутку логарифмів
- ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa≠1, то,
logaM⋅N=logaM+logaN
Логарифм добутку - це сума логарифмів.
- ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa≠1, то,
- Частна властивість логарифмів
- ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa≠1, то,
logaMN=logaM−logaN
Логарифм частки - це різниця логарифмів.
- ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa≠1, то,
- Власність потужності логарифмів
- ЯкщоM>0,a>0,a≠1 іp є будь-яким дійсним числом, то
logaMp=plogaM
Журнал числа, піднятого до потужності, є добутком потужності раз журнал числа.
- ЯкщоM>0,a>0,a≠1 іp є будь-яким дійсним числом, то
- Властивості логарифмів Summary
ЯкщоM>0,a>0,a≠1 іp є будь-яким дійсним числом то,
Нерухомість | Базаa | Базаe |
---|---|---|
\ (a\) ">loga1=0 | \ (e\) ">ln1=0 | |
\ (a\) ">logaa=1 | \ (e\) ">lne=1 | |
Зворотні властивості | \ (a\) ">alogax=x logaax=x |
\ (e\) ">elnx=x lnex=x |
Властивість добутку логарифмів | \ (a\) ">loga(M⋅N)=logaM+logaN | \ (e\) ">ln(M⋅N)=lnM+lnN |
Частна властивість логарифмів | \ (a\) ">logaMN=logaM−logaN | \ (e\) ">lnMN=lnM−lnN |
Власність потужності логарифмів | \ (a\) ">logaMp=plogaM | \ (e\) ">lnMp=plnM |
- Формула зміни бази
Для будь-яких логарифмічних основa іb, іM>0,logaM=logbMlogbalogaM=logMlogalogaM=lnMlna new base b new base 10 new base e