Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

10.5: Використовуйте властивості логарифмів

Цілі навчання

До кінця цього розділу ви зможете:

  • Використовуйте властивості логарифмів
  • Скористайтеся зміною базової формули

Перш ніж приступити до роботи, пройдіть цю вікторину про готовність.

  1. Оцініть: а.a0 бa1.
    Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 5.14.
  2. Пишіть з раціональним показником:3x2y.
    Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 8.27.
  3. 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.

Визначення10.5.1

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.

Приклад10.5.1

Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:

  1. log81
  2. log66

Рішення:

а.

log81

Користуватися майном,loga1=0.

0log81=0

б.

log66

Користуватися майном,logaa=1.

1log66=1

Вправа10.5.1

Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:

  1. log131
  2. log99
Відповідь
  1. 0
  2. 1
Вправа10.5.2

Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:

  1. log51
  2. log77
Відповідь
  1. 0
  2. 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.

Визначення10.5.2

Обернені властивості логарифмів

Дляa>0,x>0 іa1,

alogax=xlogaax=x

У наступному прикладі застосуємо зворотні властивості логарифмів.

Приклад10.5.2

Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:

  1. 4log49
  2. log335

Рішення:

а.

4log49

Користуватися майном,alogax=x.

94log49=9

б.

log335

Користуватися майном,alogax=x.

5log335=5

Вправа10.5.3

Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:

  1. 5log515
  2. log774
Відповідь
  1. 15
  2. 4
Вправа10.5.4

Оцініть за допомогою властивостей логарифмів:

  1. 2log28
  2. log2215
Відповідь
  1. 8
  2. 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 Exponentsaman=am+n, ми бачимо, що для множення тієї ж бази ми додаємо показники. Product Властивість логарифмів,logaMN=logaM+logaN говорить нам взяти журнал продукту, ми додаємо журнал факторів.

Визначення10.5.3

Властивість добутку логарифмів

ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa1, тоді

loga(MN)=logaM+logaN

Логарифм добутку - це сума логарифмів.

Ми використовуємо цю властивість, щоб записати журнал продукту як суму журналів кожного фактора.

Приклад10.5.3

Використовуйте властивість добутку логарифмів, щоб записати кожен логарифм як суму логарифмів. Спростити, якщо це можливо:

  1. log37x
  2. log464xy

Рішення:

а.

log37x

Використовуйте властивість продукту,loga(MN)=logaM+logaN.

log37+log3x
log37x=log37+log3x

б.

log464xy

Використовуйте властивість продукту,loga(MN)=logaM+logaN.

log464+log4x+log4y

Спростити оцінку,log464.

3+log4x+log4y
log464xy=3+log4x+log4y

Вправа10.5.5

Використовуйте властивість добутку логарифмів, щоб записати кожен логарифм як суму логарифмів. Спростити, якщо це можливо:

  1. log33x
  2. log28xy
Відповідь
  1. 1+log3x
  2. 3+log2x+log2y
Вправа10.5.6

Використовуйте властивість добутку логарифмів, щоб записати кожен логарифм як суму логарифмів. Спростити, якщо це можливо:

  1. log99x
  2. log327xy
Відповідь
  1. 1+log9x
  2. 3+log3x+log3y

Аналогічно, у частковому властивості експонентівaman=amn, ми бачимо, що для поділу тієї ж бази ми віднімаємо показники. Коефіцієнтна властивість логарифмів,logaMN=logaMlogaN говорить нам взяти журнал частки, віднімаємо журнал чисельника та знаменника.

Визначення10.5.4

Частна властивість логарифмів

ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa1, тоді

logaMN=logaMlogaN

Логарифм частки - це різниця логарифмів.

Зауважте, щоlogaM=logaNloga(MN).

Ми використовуємо цю властивість, щоб записати журнал частки як різницю журналів кожного фактора.

Приклад10.5.4

Використовуйте Коефіцієнтну властивість логарифмів, щоб записати кожен логарифм як різницю логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.

  1. log557
  2. logx100

Рішення:

а.

log557

Використовуйте властивість частки,logaMN=logaMlogaN.

log55log57

Спростити.

1log57

log557=1log57

б.

logx100

Використовуйте властивість частки,logaMN=logaMlogaN.

logxlog100

Спростити.

logx2

logx100=logx2

Вправа10.5.7

Використовуйте Коефіцієнтну властивість логарифмів, щоб записати кожен логарифм як різницю логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.

  1. log434
  2. logx1000
Відповідь
  1. log431
  2. logx3
Вправа10.5.8

Використовуйте Коефіцієнтну властивість логарифмів, щоб записати кожен логарифм як різницю логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.

  1. log254
  2. log10y
Відповідь
  1. log252
  2. 1logy

Третя властивість логарифмів пов'язана з Влада властивості експонентів(am)n=amn, 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.

Визначення10.5.5

Власність потужності логарифмів

ЯкщоM>0,a>0,a1 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.

Приклад10.5.5

Використовуйте властивість потужності логарифмів, щоб записати кожен логарифм як добуток логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.

  1. log543
  2. logx10

Рішення:

а.

log543

Використовуйте властивість Power,logaMp=plogaM.

3log54

log543=3log54

б.

logx10

Використовуйте властивість Power,logaMp=plogaM.

10logx

logx10=10logx

Вправа10.5.9

Використовуйте властивість потужності логарифмів, щоб записати кожен логарифм як добуток логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.

  1. log754
  2. logx100
Відповідь
  1. 4log75
  2. 100logx
Вправа10.5.10

Використовуйте властивість потужності логарифмів, щоб записати кожен логарифм як добуток логарифмів. Спрощуйте, якщо це можливо.

  1. log237
  2. logx20
Відповідь
  1. 7log23
  2. 20logx

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,a1 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(MN)=logaM+logaN \ (e\) ">ln(MN)=lnM+lnN
Частна властивість логарифмів \ (a\) ">logaMN=logaMlogaN \ (e\) ">lnMN=lnMlnN
Власність потужності логарифмів \ (a\) ">logaMp=plogaM \ (e\) ">lnMp=plnM
Таблиця 10.4.1

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.

Приклад10.5.6

Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog4(2x3y2). Спрощуйте, якщо це можливо.

Рішення:

Використовуйте властивість продукту,logaMN=logaM+logaN.

Використовуйте властивість владиlogaMp=plogaM, на останніх двох термінів. Спростити.

Вправа10.5.11

Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog2(5x4y2). Спрощуйте, якщо це можливо.

Відповідь

log25+4log2x+2log2y

Вправа10.5.12

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.

Приклад10.5.7

Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog24x33y2z. Спрощуйте, якщо це можливо.

Рішення

log24x33y2z

Перепишіть радикал з раціональним показником.

log2(x33y2z)14

Використовуйте властивість Power,logaMp=plogaM.

14log2(x33y2z)

Використовуйте властивість частки,logaMN=logaMlogaN.

14(log2(x3)log2(3y2z))

Використовуйте Product PropertylogaMN=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(3log2xlog232log2ylog2z)

log24x33y2z=14(3log2xlog232log2ylog2z)

Вправа10.5.13

Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog45x42y3z2. Спрощуйте, якщо це можливо.

Відповідь

15(4log4x123log4y2log4z)

Вправа10.5.14

Використовуйте Властивості логарифмів, щоб розширити логарифмlog33x25yz. Спрощуйте, якщо це можливо.

Відповідь

13(2log3xlog35log3ylog3z)

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.

Приклад10.5.8

Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифмаlog43+log4xlog4y. 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,logaMlogaN=logaMN.

Вправа10.5.15

Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифмаlog25+log2xlog2y. Спрощуйте, якщо це можливо.

Відповідь

log25xy

Вправа10.5.16

Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифмаlog36log3xlog3y. Спрощуйте, якщо це можливо.

Відповідь

log36xy

Приклад10.5.9

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=logaMN.

log3x2+log3(x+1)4

Терміни додаються, тому ми використовуємо Product Property,logaM+logaN=logaMN.

log3x2(x+1)4
2log3x+4log3(x+1)=log3x2(x+1)4

Вправа10.5.17

Використовуйте Властивості логарифмів для згущення логарифма3log2x+2log2(x1). Спрощуйте, якщо це можливо.

Відповідь

log2x3(x1)2

Вправа10.5.18

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,b1. Оскільки наші калькулятори мають ключі для логарифмів base10 та basee, ми перепишемо формулу Change-of-Base з новою базою як10 ore.

Визначення10.5.6

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().

Приклад10.5.10

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. .
Таблиця 10.4.2
Вправа10.5.19

Округлення до трьох знаків після коми, приблизнеlog342.

Відповідь

3.402

Вправа10.5.20

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 іa1

      alogax=xlogaax=x

  • Властивість добутку логарифмів
    • ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa1, то,

      logaMN=logaM+logaN

      Логарифм добутку - це сума логарифмів.
  • Частна властивість логарифмів
    • ЯкщоM>0,N>0,a>0 іa1, то,

      logaMN=logaMlogaN

      Логарифм частки - це різниця логарифмів.
  • Власність потужності логарифмів
    • ЯкщоM>0,a>0,a1 іp є будь-яким дійсним числом, то

      logaMp=plogaM

      Журнал числа, піднятого до потужності, є добутком потужності раз журнал числа.
  • Властивості логарифмів Summary
    ЯкщоM>0,a>0,a1 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(MN)=logaM+logaN \ (e\) ">ln(MN)=lnM+lnN
Частна властивість логарифмів \ (a\) ">logaMN=logaMlogaN \ (e\) ">lnMN=lnMlnN
Власність потужності логарифмів \ (a\) ">logaMp=plogaM \ (e\) ">lnMp=plnM
Таблиця 10.4.1
  • Формула зміни бази
    Для будь-яких логарифмічних основa іb, іM>0,

    logaM=logbMlogbalogaM=logMlogalogaM=lnMlna new base b new base 10 new base e