Свойства и графики логарифмических функций
1.
Область определения: D( y ): x ϵ (0; +∞).
2.
Множество значений: E( y ): y ϵ (-∞;+∞).
3.
Функция не является четной и не является нечетной.
4.
Нули функции: при x = 1 логарифмическая функция y = log a x
приобретает значение, равное 0.
5.
График пересекает ось O x в точке (1; 0).
6.
Интервалы монотонности: При a > 1 функция возрастает на
интервале (0; +∞). При 0 < a < 1 функция убывает на интервале (0; +∞)
7.
Интервалы выпуклости / вогнутости: При a > 1 график функции
выпуклый на интервале (0; +∞). При 0 < a < 1 график функции вогнутый на
интервале (0; +∞).
8.
Из равенства логарифмов двух чисел по одному и тому же основанию
следует равенство самих чисел: log a x = log a y => x = y , a > 0, a ≠ 1.
Примеры решения логарифмических уравнений
Краткий алгоритм решения логарифмических
уравнений:
1. Привести логарифмы в разных частях уравнения к одному
основанию, исключая коэффициенты перед ними с помощью свойства логарифмов.
2. Исключить логарифмы, прибегая к правилу потенцирования.
3. Решить стандартное уравнение.
4. Проверить результат.
5.Записать ответ.
Несколько схем решений логарифмических
уравнений
Схема выполнения равносильных преобразований
логарифмических неравенств (потенцирование неравенств)
Обобщенный метод интервалов
Схема:
1. Привести неравенство к такому виду, где в
левой части находится функция f(x), а в правой 0.
2. Найти область определения функции f(x).
3. Найти нули функции f(x), то есть – решить
уравнение f(x) = 0 (а решать уравнение обычно проще, чем решать неравенство)
4. Изобразить на числовой прямой область
определения и нули функции.
5. Определить знаки функции f(x) на полученных
интервалах.
6. Выбрать интервалы, где функция принимает
необходимые значения и записать ответ.
Запомни:
знаки расставляются только на области определения функции!
Метод рационализации
(метод
декомпозиции, метод замены множителей, метод замены функции, правило знаков)
Метод рационализации заключается в замене сложного выражения F(x)ü0 на более простое выражение G(x)ü0 равносильно неравенству F(x)ü0 в области определения выражения F(x).
Выделим некоторые выражения F и
соответствующие им рационализирующие выражения G, где f, g, h, p, q – выражения с переменной x (h>0; h≠1; f>0, g>0), a –
фиксированное число (a>0; a≠1)
Схема
1. Найти ОДЗ неравенства
2. Подобрать нужное
рационализирующее выражение
3. Решить неравенство, полученное в
п.2
4. Найти пересечение множеств п 2 и
п. 3
5.
Записать ответ
Интернет-ресурсы для подготовки к профильному
ЕГЭ по математике
1. alexlarin.net
— каждую неделю публикуются качественные пробники.
2. ege.sdamgia.ru
— лучший онлайн-тренажёр с решениями заданий.
3. yandex.ru/tutor/
— Яндекс.Репетитор — тренировочные варианты онлайн.
4. alleng.org/edu/math3.htm
— книги в pdf формате.
5. berdov.com/ege/
— хорошие пробники, много нестандартных и сложных заданий.
6. 4ege.ru/video-matematika/50912…
— видеокурс с теорией и практикой.
7. https://math100.ru/ege/ege-profil/-
задание ЕГЭ в pdf формате, с ответами.
8. https://www.mathm.ru- задания разделены
по темам и уровням сложности
Шпаргалка для подготовки к ЕГЭ по математике
(профильный уровень) по теме:
Логарифмы.
Уравнения. Неравенства
Логарифмы
Предыдущую статью о показательных уравнениях мы начали с уравнения 2x = 8. Там всё было ясно: x = 3.
А теперь рассмотрим уравнение 2x = 7.
По графику функции y = 2x мы видим, что это уравнение имеет корень, и притом единственный.
Ясно, что этот корень — не целое число (так как 22 = 4, 23 = 8). Более того, оказывается, что он не является даже рациональным числом, т. е. не представляется в виде обыкновенной дроби. Интуитивно мы чувствуем лишь, что он меньше 3, но не намного.
Этот корень обозначается log27 (читается: «логарифм семи по основанию два»). Он является иррациональным числом, т. е. бесконечной непериодической десятичной дробью. Калькулятор даёт: log27 = 2,807354922057604107…
Итак, наше число log27 — это показатель степени, в которую надо возвести 2, чтобы получить 7.
Теперь дадим общее определение логарифма. Пусть a > 0 и a ≠ 1 (условия те же, что и для основания показательной функции).
Определение. Логарифм положительного числа b по основанию a (обозначается logab) — это показатель степени, в которую надо возвести a, чтобы получить b.
Иными словами,
Например:
так как ;
, так как ;
так как ;
, так как .
Логарифм с основанием 10 называется десятичным и обозначается lg. Например, lg 100 = 2, lg 1000 = 3, lg 0,01 = −2.
Логарифм с основанием e называется натуральным и обозначается ln.
Обратите внимание: логарифм определён только для положительных чисел. Причина заключается в том, что показательная функция может принимать лишь положительные значения. Например, число log2(−4) не существует: в какую бы степень мы ни возводили 2, мы никогда не получим −4.
Не забывайте также про ограничения на основание логарифма: 0 < a < 1 или a > 1.
Основные формулы
По определению, logab — это показатель степени, в которую надо возвести число a, чтобы получить число b:
Формула (1) называется основным логарифмическим тождеством.
Вот еще один вариант записи основного логарифмического тождества:
logaax=x.
Перечислим свойства логарифмов. Они являются простыми следствиями правил действия со степенями. Все логарифмы ниже считаются определёнными.
Логарифм произведения — это сумма логарифмов:
loga(bc) = logab + logac. | (2) |
Логарифм частного — это разность логарифмов:
. | (3) |
Показатель степени логарифмируемого числа «спрыгивает» перед логарифмом:
(4) |
Показатель степени основания логарифма тоже «спрыгивает», но в виде обратного числа:
(5) |
Формулы (4) и (5) вместе дают:
. | (6) |
В частности, если m = n, мы получаем формулу:
. | (7) |
Например, .
Наконец, важнейшая формула перехода к новому основанию:
. | (8) |
В частности, если c = b, то logbb = 1, и тогда:
. | (9) |
Приведём несколько примеров из банка заданий.
1. (применили формулу (2) суммы логарифмов).
2. (применили основное логарифмическое тождество(1)).
3. (применили формулу (4)).
4. (применили формулу (9), перейдя к новому основанию 0,8).
5. (применили формулу (3) разности логарифмов).
Немного истории
Теперь вы поняли, что такое логарифмы и как ими пользоваться. Но для чего они всё-таки нужны? Или это просто такая математическая игрушка с хитрой инструкцией по применению?
Понятие логарифма и логарифмические таблицы появились в 17 веке, и значение их было огромно.
Это в наши дни вычисления не представляют труда — у каждого есть калькулятор. А как считали в «докомпьютерные» времена?
Складывать и вычитать можно было на счётах, а вот умножать и делить приходилось «в столбик» — медленно и трудно.
В 15–17 веках, в эпоху великих географических открытий, стали бурно развиваться торговля, экономика и наука. Требования к математике росли: расчёты становились более сложными, а точность — например, для решения навигационных задач — нужна была всё более высокая.
Необходим был инструмент, позволяющий упростить и ускорить расчёты, и таким инструментом явились логарифмы.
Предположим, что b и c — большие числа, которые надо перемножить. Появление таблиц логарифмов (например, с основанием 10) существенно упростило эту задачу. Теперь вычислителю достаточно было найти по таблицам десятичные логарифмы чисел b и c, сложить их (на счётах) и получить логарифм произведения: lgb + lgc = lg(bc).
А затем по таблице логарифмов найти само произведение чисел b и c.
Недаром французский математик и астроном Лаплас сказал, что изобретение логарифмов удлинило жизнь вычислителей. Логарифмическая линейка (которой инженеры пользовались до 70-х годов двадцатого века) была не менее прогрессивным изобретением, чем современный калькулятор.
Но это еще не всё! Мы не занимались бы логарифмами, если бы они имели лишь историческую, «музейную» ценность. О неожиданных применениях логарифмов мы расскажем в следующей статье, посвящённой логарифмической функции.
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Логарифмы» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.
Публикация обновлена:
09.03.2023
Степени и логарифмы
Давно хотели освежить в памяти тему логарифмов, чтобы сдать ЕГЭ по математике на высший балл? Тогда наша шпаргалка для вас. Мы собрали в ней:
- Основные логарифмические тождества;
- Свойства логарифмов;
- Формулы переходов к новому основанию;
- Десятичные логарифмы;
- Натуральный логарифм;
- Степени.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. Мы обязательно поправим!
Вам также будет интересно
Кора больших полушарий
Это самый молодой отдел, и у человека он достигает максимального развития среди всех млекопитающих….
Форма и содержание
Судим книги по обложке.
💭 Я держу книгу в руках. Вижу: у нее твердая обложка, она темно-красная…
Категории крестьян
Тема, в которой ОЧЕНЬ часто путаются❗️
🤴 ГОСУДАРСТВЕННЫЕ КРЕСТЬЯНЕ:
👉🏻 Черносошные крестьяне…
Фотосинтез
Другими словами, световая энергия превращается в химическую. Для этого нам нужны:
1. Пигменты…
0 комментария
Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.
18
Фев 2013
Категория: Справочные материалы
Логарифм. Определение. Свойства логарифмов
2013-02-18
2021-06-18
Логарифм числа по основанию определяется как показатель степени, в которую нужно возвести основание , чтобы получить число .
Обозначение читается как логарифм по основанию .
Например, , так как ( – основание степени, – показатель степени)
ЛОГАРИФМЫ
ОСНОВНОЕ ТОЖДЕСТВО
СВОЙСТВА
,
Свойства, тождество, определение выполняются при
Чаще всего используют логарифмы
– с основанием (натуральный логарифм), кратко –
– с основанием (десятичный логарифм), кратко –
Автор: egeMax |
комментариев 14
| Метки: Логарифмы, шпаргалки-таблицы
Свойства логарифмов (формулы) таблица шпаргалка
Основный свойства и формулы логарифмов
Логарифм единицы
1. loga1 = 0 ⇔ a>0, a≠1
Логарифм основания
2. logaa = 1 ⇔ a>0, a≠1
Логарифм произведения
3. loga(b⋅c) = loga b + loga c ⇔ a>0, b>0, c>0,a≠1
${log _6}2 + {log _6}3 ={log _6}(2⋅3) ={log _6}6=1$
Логарифм частного
4. ${text{lo}}{{text{g}}_a}frac{b}{c} = {log _a}b — {log _a}c$ ⇔ a>0, b>0, c>0,a≠1
${log _2}frac{2}{5} = {log _2}2 — {log _2}5 = 1 — {log _2}5$
Логарифм степени
5. logabn = n⋅loga b ⇔ a>0, b>0, a≠1
${text{3lo}}{{text{g}}_8}4 = {log _8}{4^3} = {log _8}64 = 2$
Формула перехода от одного основания логарифма к другому
6. ${text{lo}}{{text{g}}_a}b = frac{{{{log }_c}b}}{{{{log }_c}a}}$
${text{lo}}{{text{g}}_{text{4}}}3 = frac{{{{log }_3}3}}{{{{log }_3}4}} = frac{1}{{{{log }_3}4}}$
7. ${text{lo}}{{text{g}}_a}b = frac{1}{{{{log }_b}a}}$ ⇔ a>0, b>0, a≠1, b≠1
${text{lo}}{{text{g}}_{125}}5 = frac{1}{{{{log }_5}125}} = frac{{text{1}}}{{text{3}}}$
Логарифм степени
8. ${text{lo}}{{text{g}}_{{a^n}}}b = frac{1}{n}{text{lo}}{{text{g}}_a}b$ ⇔ a>0, b>0, a≠1, n≠0
${text{lo}}{{text{g}}_{25}}5 = {log _{{5^2}}}5 = frac{{text{1}}}{{text{2}}}{log _5}5 = frac{1}{2}$
9. ${text{lo}}{{text{g}}_{{a^{frac{{text{n}}}{{text{m}}}}}}}b = frac{m}{n} cdot {text{lo}}{{text{g}}_a}b$ ⇔ a>0, b>0, a≠1
${text{lo}}{{text{g}}_{{{text{2}}^{frac{{text{3}}}{{text{4}}}}}}}2 = frac{4}{3}{log _2}2 = frac{4}{3}$
10. ${a^{{{log }_с}b}} = {b^{{{log }_c}a}}$ ⇔ a>0, b>0, c>0, a≠1, b≠1, c≠1
${8^{{{log }_2}5}} = {5^{{{log }_2}8}} = {{text{5}}^{text{3}}} = {text{125}}$
Основное логарифмическое тождество (подробно см. здесь.)
11. aloga b = b ⇔ a>0, b>0, a≠1
Дополнительные свойства логарифма:
$log_ax^{2m}=2m log_a|x|,x≠0,m∈N$
$log_ax=log_{a^n}x^n, x>0,n∈R,a≠1,a>0$
$log_{a^k} x^m=frac{m}{k}log_ax, x>0,m∈R,k∈R,k≠0,a≠1,a>0$
Что такое логарифм?
Нагляднее всего понять это с помощью графического решения уравнений. Начертим график
и с его помощью решим уравнения:
Отлично! А теперь решим уравнение
.
И в этом случае невозможно назвать точное значение, то есть мы понимаем, что корень больше одного и меньше двух, но более точных данных нет.
Вот такой корень и задается с помощью логарифма, а именно
(читается как «логарифм пяти по основанию три» или «логарифм по основанию три от пяти»).
Мы определили смысл — теперь перейдем к общему определению логарифма.
Логарифмом числа b по основанию a называют показатель степени с основанием a, равной b. То есть, попросту говоря, логарифм — это степень, в которую нужно возвести a для получения b. Однако у логарифма есть условия или ограничения, что основание а больше нуля и не равно единице, а также показатель b больше нуля.
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту
Реши домашку по математике на 5.
Подробные решения помогут разобраться в самой сложной теме.
Как решать примеры с логарифмами?
Рассмотрим пример, как решить логарифм:
Задаем вопрос: в какую степень нужно возвести 7, чтобы получить 49?
Ответ: во вторую степень. Значит,
.
Какие бывают виды логарифмов?
Логарифм по основанию 10 называется десятичным логарифмом и обозначается как
. Пример десятичного логарифма:
.
Логарифм по основанию e называется натуральным логарифмом и обозначается как
. Пример натурального логарифма:
.
Свойства и формулы логарифмов
-
Эта формула называется основным логарифмическим тождеством.
Пример:
.
-
Пример:
.
-
Пример:
.
-
Логарифм степени находится по формуле:
.
Видно, что показатель степени выносим перед логарифмом.
Пример:
.
-
Показатель степени основания также выносим перед логарифмом, но в виде обратного числа, то есть, например, вместо 5 будет
.
Пример:
.
-
Если нужно перейти к другому основанию, то можно сделать это по формуле:
. Свойство называется формулой перехода к новому основанию.
-
А частным случаем предыдущей формулы является формула, которая позволяет менять местами основание и аргумент логарифма:
.
Конечно, это не все свойства логарифмов, а только самые главные. Комбинируя свойства выше, можно получать все новые и новые формулы для логарифмов. Например, соединив 4-ю и 5-ю формулы, получим
. Но запоминать ее нет смысла, важно знать лишь базовые свойства логарифмов.
Применение логарифмических свойств в примерах
Пример 1
Найдите значение выражения
, если
.
Если видите частное в показателе логарифма, то распишите по 3-й формуле:
.
Решение
У каждого логарифма в показателе стоит степень, значит, поможет 4-я формула:
.
Первый логарифм можно вычислить по определению. И обратите внимание на второй логарифм: у него в основании стоит а, а в условии задачи дан логарифм с основанием b, значит, нужно а как-то заменить на b. Возможно ли это? Конечно, 7-я формула в помощь!
.
Подставьте числовое значение из условия, и все готово:
.
Отличный пример! Мы использовали практически все свойства логарифмов. А теперь попрактикуйтесь еще, но помните, что задача с подвохом!
Пример 2
Вычислите:
.
Получился ответ 27? Если да, то поздравляю: вы попались на удочку самых популярных ошибок! Какое бы задание вам ни встретилось, действия с логарифмами нужно производить только по определениям и правилам. В примере вы видите деление двух логарифмов. А есть ли какая-то формула, в которой записано деление двух логарифмов?
Конечно, это формула перехода к новому основанию, которую мы привели в пункте 6 выше. Применим ее к этому случаю и вычислим логарифм по определению, задав вопрос: в какую степень нужно возвести основание, чтобы получился показатель?
.
И получается ответ 4, а не 27.
Практическое применение логарифмов
Помните, выше мы говорили, что логарифм объединяет задания на ЕГЭ, галактики и рога горных козлов? И если с баллами на ЕГЭ все понятно, то про галактики и рога — интереснее.
Все дело в том, что существует логарифмическая спираль, которая задается по формуле:
. По этой логарифмической спирали растут рога горных козлов, закручены многие галактики (и даже та, в которой мы живем), а также раковины некоторых морских животных, усики растений, ураганы, смерчи и многое другое.
Как видите, логарифмы имеют большое значение для нашей жизни — не только баллы на ЕГЭ!
Вопросы для самопроверки
Чтобы информация точно усвоилась, вспомните:
-
Что такое логарифм?
-
Какие ограничения есть у логарифма?
-
Какие логарифмические свойства вы знаете?
-
Какие бывают способы преобразования выражений с логарифмом?
-
В чем практическое применение логарифмов?
На курсах по математике в онлайн-школе Skysmart мы всегда показываем, зачем нужны математические правила и формулы в реальной жизни — ведь так учиться гораздо интереснее! И подтянуть знания перед ЕГЭ тоже поможем: приходите на бесплатный вводный урок и все увидите сами.