Разработка урока математики Логарифм. Логарифм числа

Содержание
  1. Урок 8: Логарифмы
  2. Понятие логарифма
  3. Ограничения, связанные с логарифмом
  4. Основные свойства логарифмов
  5. Функция логарифма
  6. Изучение логарифмов в старшей школе
  7. Задание
  8. Логарифмическая функция
  9. Решение логарифмических уравнений и неравенств на основе свойств логарифмической функции
  10. Свойства логарифмов
  11. Логарифмы на ЕГЭ
  12. Из первой части (определение логарифма на ЕГЭ профильного уровня)
  13. Из второй части (логарифмическое неравенство на ЕГЭ профильного уровня)
  14. Из второй части (логарифмическое уравнение с параметром на ЕГЭ профильного уровня)
  15. Логарифм и его свойства. Как решать логарифмы
  16. Как посчитать логарифм
  17. Десятичный логарифм
  18. Натуральный логарифм
  19. Разработка урока по математике на тему
  20. Что такое логарифм простыми словами
  21. Что такое логарифм и как его посчитать
  22. Логарифмы со специальным обозначением
  23. Десятичный логарифм
  24. Натуральный логарифм
  25. Основные свойства логарифмов
  26. Логарифмический ноль и логарифмическая единица
  27. Основное логарифмическое тождество
  28. Сумма логарифмов. Разница логарифмов
  29. Вынесение показателя степени из логарифма
  30. Переход к новому основанию
  31. 10 примеров логарифмов с решением

Урок 8: Логарифмы

Разработка урока математики Логарифм. Логарифм числа

План урока:

Понятие логарифма

Ограничения, связанные с логарифмом

Основные свойства логарифмов

Функция логарифма

Три основных вида логарифмов

Преобразования логарифмических выражений

Переход к новому основанию алгоритма

Использование логарифма для вычислений

Логарифмическая функция в природе и науке

Понятие логарифма

Великий ученый Пьер-Симон Лаплас говорил, что изобретение логарифмов продлило жизнь астрономов вдвое, ведь с их помощью астрономические расчеты, которые ранее занимали несколько месяцев, стало возможно выполнять за считанные дни. Что же представляют собой логарифмы и как они так сильно упрощают вычисления? Для ответа на этот вопрос сначала следует вспомнить показательные уравнения.

Рассмотрим простейшее показательное уравнение 2х = 4. Так как 22 =4, то, очевидно, оно имеет единственный корень, равный 2. Найти его можно не только аналитически, но и графически:

Далее посмотрим на уравнение 2х = 8. Так как восьмерка – это двойка в кубе (23 = 8), то единственным корнем ур-ния будет число 3. Также проиллюстрируем это с помощью графика:

Однако если мы попытаемся решить уравнение 2х = 6, то мы столкнемся с проблемами. Представить шестерку как какую-то степень двойки не получается. Графический метод показывает, что у этого ур-ния есть единственный корень, который лежит между числами 2 и 3, но точно определить его значение не получается:

Можно доказать (мы не будем этого делать), что искомый нами корень невозможно выразить с помощью дробей и даже корней n-ой степени. Поэтому возникает необходимость ввести какое-то новое обозначение, чтобы записывать корни таких уравнений. Математики придумали для такого числа обозначение log2 6, которое читается как «логарифм шести по основанию два».

Рассмотрим теперь более общий случай. Пусть есть некоторое ур-ние

Если число b положительно, то уравнение имеет корень, и при том единственный. Для его обозначения используется запись logab. Покажем, как графически показать значение величины logab. Для этого надо построить показательную функцию у = ах и горизонтальную линию у = b. Они пересекутся в единственной точке (если b положительно). Абсцисса (координата х) этой точки и будет равна logab:

Дадим строгое определение логарифма:

Задание. Какое число является решением показательного уравнения

Задача. Слиток радиоактивного изотопа, чей период полураспада (его обозначают буквой Т) составляет 10 минут, имеет начальную массу (m0), равную 1 кг. Через сколько минут его вес уменьшится до 300 грамм (0,3 кг)? Масса радиоактивного изотопа изменяется по закону

m(t) = m0•2–t/T

Решение. Подставим исходные данные в формулу, и получим уравнение с неизвестной величиной t:

0,2 = 1•2–t/10

0,3 = 2–t/10

Получили простейшее показательное уравнение, однако его левую часть (число 0,3) нельзя представить как степень двойки. Однако с помощью определения логарифма мы можем записать, что

– t/10 = log2 0,3

Умножаем ур-ние на (– 10) и получаем:

t = – 10 log2 0,3

С помощью калькулятора или компьютера можно узнать, что

log2 0,3 ≈ – 1,737

Тогда искомое нами время примерно равно

t = – 10 log2 0,3 ≈ – 10•(– 1,737) ≈ 17,37 минут ≈ 17 минут 22 секунды

Ответ: – 10 log2 0,3 минут ≈ 17 минут 22 секунды.

Из задачи видно, что с логарифмы используются и при решении некоторых практических задач.

Иногда бывает удобнее использовать иное определение, которое по своей сути почти не отличается от первого:

Вычислим для примера несколько простейших логарифмов:

Ограничения, связанные с логарифмом

Заметим, что сам логарифм может оказаться любым вещественным числом, ведь мы умеем возводить числа и в отрицательные, и в дробные, и даже в иррациональные степени. Однако для логарифма logab некоторые ограничения накладываются на значение числа а (оно называется основанием логарифма) и на значение числа b (будем называть его аргументом логарифма).

Напомним, что при определении показательной функции у = ах было введено ограничение, согласно которому основание степени (число а) должно быть строго положительным числом и при этом НЕ может равняться единице.

Из-за этого и основание логарифма должно также соответствовать этому ограничению.

Основание логарифма и основание показательной функции даже специально обозначают одной буквой а, чтобы связь этих двух понятий была очевидней.

Также напомним, что показательное уравнение ах = b имеет решение только при положительных значениях b. Это решение и представляет собой logab. Если же число b отрицательно, то корня у уравнения нет, а значит и вычислить logab невозможно. Поэтому аргумент логарифма не может быть отрицательным.

Сформулируем эти ограничения в виде одного правила:

Ранее мы уже сталкивались с тремя случаями, когда выражения не имеют смысла. Во-первых, это происходит при делении на ноль (или нахождении нуля в знаменателе дроби, что, по сути, одно и то же).

Во-вторых, выражения бессмысленны, если под корнем четной степени находится отрицательное число.

В-третьих, не имеют смысла выражения, в которых отрицательные числа возводятся в дробную степень, ведь возведение в дробную степень можно заменить извлечением корня

а отрицательное число не должно оказываться под знаком корня

Сейчас мы узнали четвертый подобный случай, связанный с понятием логарифма. Больше в рамках школьного не будут рассматриваться никакие другие ситуации, в которых выражение может потерять смысл.

Основные свойства логарифмов

Любое число, возведенной в первую степень, равно самому себе. То есть справедливо равенство

а1 = а

Из него, пользуясь определением логарифма, получаем первое важное его свойство: logаa = 1.

Продемонстрируем использование этого правила:

Любое число при возведении в нулевую степень равно единице:

Из этого следует второе важное правило: логарифм единицы по любому основанию равен нулю:

Покажем несколько примеров использования этого тривиального правила:

Для получения третьего свойства логарифма запишем очевидно справедливое равенство:

Пользуясь определением логарифма, мы можем записать, что logaac = c.

Продемонстрируем, как работает это свойство логарифмов:

Это правило можно применить для вычисления некоторых простейших логарифмов:

Логарифм logab, согласно одному из своих определений, это та степень, в которую нужно возвести а, чтобы получилось b. Это определение можно представить в виде формулы:

Данное равенство называют основным логарифмическим тождеством.

В силу этого тождества справедливы следующие равенства:

Эффективно подготовиться к ЕГЭ по математике помогут тщательно продуманные онлайн-курсы

Перейти

 

Функция логарифма

Арифметическое действие, в ходе которого находят логарифм какого-либо числа, называется логарифмированием. Это действие является обратным по отношению к возведению в степень. Проиллюстрируем это табличкой, в которой слева будет показана операция возведения в степень, а справа – логарифмирование:

Теперь подумаем о функции у = logax. Так как логарифмирование является обратным действием для возведения в степень, то и ф-ция у = logax должна быть обратной для показательной ф-ции у = ах.

В свою очередь это означает, что графики этих двух функций должны быть симметричны относительно прямой, задаваемой уравнением у = х.

Напомним, что на вид показательной функции у = ах влияет значение основания степени а. Если оно больше единицы, то функция оказывается возрастающей. Тогда и обратная ей логарифмическая функция также окажется возрастающей. Для примера построим графики у = 2х и у = log2x.

Полученный график логарифмической функции называют логарифмической кривой, однако понятно, что она представляет собой всё ту же экспоненту, которую отобразили симметрично относительно оси Ох.

График у = log2x можно и построить иначе, по точкам, просто вычислив ее значение в нескольких «удобных» для вычисления точках:

Видно, что в обоих случаях получился один и тот же график. Похожим будет и график любой функции у =logax, если число а будет больше единицы.

Ситуация меняется в том случае, когда а < 1, ведь при таком основании показательная функция у = ах будет убывающей. Тогда убывающим окажется и логарифмическая функция. Для примера построим график ф-ции = 0,5х и график обратной ей функции у = log0,5x:

Возможно, вы заметили, что графики у = log2x и у = log0,5xчем-то похожи друг на друга. И действительно, если построить их на одной плоскости, то мы увидим, что они симметричны относительно оси Ох:

Причиной такой симметрии является то, что их основания, числа 2 и 0,5, являются обратными числами, то есть при перемножении дают единицу (2•0,5 = 1).

Аналогично такой же симметрией будут обладать любые две логарифмические кривые с обратными основаниями. Это свойство логарифмов мы докажем чуть позднее.

Далее построим ещё несколько графиков, чтобы лучше понять свойства логарифмических функции:

Анализируя полученные графики, мы можем заметить следующие свойства функции логарифма:

Область определения логарифмической функции – это множество всех положительных чисел, то есть промежуток (0; + ∞). Действительно, выражение logаb имеет смысл только тогда, когда число b> 0.

Областью значения логарифмической функции является множество всех действительных чисел, то есть промежуток(– ∞; + ∞).

Логарифмическая функция является строго монотонной. При этом при основании а > 1 она возрастает, а при основании 0

Источник: https://100urokov.ru/predmety/urok-8-logarifmy

Изучение логарифмов в старшей школе

Разработка урока математики Логарифм. Логарифм числа

При решении показательных уравнений удается представить обе части уравнения в виде степеней с одинаковыми основаниями и рациональными показателями.

Так, например, при решении уравнения мы заменяем степенью и из равенства степеней с одинаковыми основаниями делаем вывод о равенстве показателей: х = −5/6.

Однако, чтобы решить, казалось бы, более простое уравнение 2х = 3, стандартных знаний оказывается недостаточно. Дело в том, что число 3 нельзя представить в виде степени с основанием 2 и рациональным показателем.

Действительно, если бы равенство , где m и n — натуральные числа, было верным, то, возведя его в степень n, мы должны были бы получить верное равенство 2m = 3n. Но последнее равенство неверно, так как левая его часть является четным числом, а правая — нечетным. Значит, не может быть верным и равенство .

С другой стороны, график непрерывной функции y = 2xпересекается с прямой y = 3, и, значит, уравнение 2x = 3 имеет корень. Таким образом, перед нами стоят два вопроса: «Как записать этот корень?» и «Как его вычислить?».

Показатель степени, в которую нужно возвести число a (a > 0, a ≠ 1), чтобы получить число b, называется логарифмом b по основанию a и обозначается logab.

Теперь мы можем записать корень уравнения 2х = 3:

х = loga3

Равенства ax = b и x = logab, в которых число a положительно и не равно единице, число b положительно, а число x может быть любым, выражают одно и то же соотношение между числами a, b и x. Подставив в первое равенство выражение x из второго, получим основное логарифмическое тождество.

Задание

Решите уравнение: а) 2x = 64; б) ; в) ; г) 4x = 0; д) 7x = −12.

После проверки ученикам предлагается ответить на вопрос, какое из заданий показалось им наиболее трудным. Вероятный ответ: 2 (в), так как в нем нужно было приводить дробь к степени числа 5.

Затем школьникам предлагается высказать мнение о сравнительной с заданием 2 (в) трудности уравнения 2x = 3.

На первый взгляд кажется, что это уравнение проще, однако представить 3 в виде степени числа 2 школьникам не удается.

Дальше изучение нового материала проводится в соответствии с учебником. При этом в зависимости от уровня класса рассматривается или не рассматривается дополнительный материал о невозможности представления 3 в виде 2r , где r=m/n.

После этого диалог с классом можно строить примерно так:

— Как вы думаете, имеет ли уравнение 2x = 3 корень? Ответ обоснуйте. [Если построить график функции у = 2x и провести прямую у = 3, то они пересекутся в одной точке, значит, уравнение имеет один корень.] — Что можно сказать о корне уравнения ax = b, где а > 0 и а ≠ 1? При всех ли значениях b оно имеет корни?

Затем вводится определение логарифма числа b по основанию а и записывается основное логарифмическое тождество .

При этом выписывание равенства происходит синхронно с повторным чтением определения теперь уже в обратном, по сравнению с учебником, порядке.

Теперь можно записать корень уравнения 2х = 3: х = loga3 и предложить школьникам серию самостоятельных работ.

Логарифмическая функция

Выразим x из равенства y = logax, получим x = ay. Последнее равенство задает функцию x = ay, график которой симметричен графику показательной функции y = ax относительно прямой y = x.

Показательная функция x = ay является монотонной, и, значит, разные значения y соответствуют разным значениям x, но это говорит о том, что y = logax, в свою очередь, является функцией x.

Показательная функция y = ax и логарифмическая функция y = logax являются взаимно обратными. Сравнивая их графики, можно отметить некоторые основные свойства логарифмической функции.

Свойства функции y = logax, a > 0, a ≠ 11:

  1. Функция y = logax определена и непрерывна на множестве положительных чисел.
  2. Область значений функции y = logax — множество действительных чисел.
  3. При 0 < a < 1 функция y = logax является убывающей; при a > 1 функция y = logax является возрастающей.
  4. График функции y = logax проходит через точку (1; 0).
  5. Ось ординат — вертикальная асимптота графика функции y = loga.

Решение логарифмических уравнений и неравенств на основе свойств логарифмической функции

Освобождаясь от внешнего логарифма, имеющего основание 3, мы ссылаемся на возрастание соответствующей логарифмической функции, то есть на то, что большему значению логарифма соответствует большее значение выражения, стоящего под его знаком.

Однако следует иметь в виду, что если функцию y = log3 log0,5(2x + 1) считать логарифмической, то ее аргумент не переменная x, а все выражение log0,5(2x + 1).

Если же все-таки рассматривать x как аргумент функции y = log3 log0,5(2x + 1), то эта функция окажется убывающей, так как при увеличении значения x увеличивается значение выражения 2x + 1, уменьшается значение выражения log0,5(2x + 1) и, соответственно, уменьшается значение самой функции.

Свойства логарифмов

Связь двух форм записи соотношения между числами a, b и x (речь о ax = b и x = logab) позволяет получить свойства логарифмов, основываясь на известных свойствах степеней.

Рассмотрим, например, произведение степеней с одинаковым основанием: axay. Пусть x = b и a y = c.

Перейдем к логарифмической форме: x = logab и y = logac, тогда bc = a logab × a logac = a logab +logac.

От показательной формы равенства bc = a logab +logac перейдем к логарифмической форме:

loga(bc) = logab + logac

Заметим, что в левой части формулы числа a и b могут быть отрицательными. Тогда формула будет выглядеть так:

loga(bc) = loga|b| + loga|c|

Аналогично можно получить еще два свойства для логарифмов частного и степени.

  • логарифм произведения loga (bc) = loga |b| + loga |c|
  • логарифм частного
  • логарифм степени logabp = p loga|b|

Последнее свойство дает возможность вывести важную формулу, с помощью которой можно выразить логарифм с одним основанием через логарифм с другим основанием.

Пусть logab = x. Перейдем к показательной форме ax = b. Прологарифмируем это равенство по основанию c, т.е.

найдем логарифмы с основанием c обеих частей этого равенства: logcax = logcb.

Применяя к левой части свойство логарифма степени, получим x logca = logcb или , откуда .

Формула перехода от одного основания логарифма к другому

Полезно запомнить частный случай формулы перехода, когда одно из оснований является степенью другого:

Рассмотренные свойства и формула перехода «работают», конечно, только когда все входящие в них выражения имеют смысл.

Логарифмы на ЕГЭ

Логарифмы встречаются на ЕГЭ: как во второй части (обычно, это задание 15), так и, реже, в первой части. Задания из аттестации — одно из средств мотивации детей на уроках. Зная, что упражнение на доске аналогично заданию ЕГЭ, ученик будет внимательнее следить за его решением.

Разберем несколько таких заданий.

Из первой части (определение логарифма на ЕГЭ профильного уровня)

Решите уравнение log3(x+1)2 + log3|x+1| = 6 . Если корней несколько, укажите наименьший из них.

Решение. Решаем квадратное относительно log3|x+1| уравнение. Его корни 2 и −3.

log3|x+1| = 2, |x+1| = 9, x = −10 — это наименьший из корней.

Ответ: −10.

Из второй части (логарифмическое неравенство на ЕГЭ профильного уровня)

Решите неравенство .

Решение. ОДЗ: x > 0, x ≠ 1. Перейдем к логарифмам по основанию 10:

;

;

Умножим числитель и знаменатель на 2, чтобы уйти от радикала:

;

Нули числителя: 2/3, 3, с учетом положительности x, нуль заменяется на 1.

Ответ:

Алгебра в таблицах. 7-11 классы. Справочное пособие

Пособие содержит таблицы по всем наиболее важным разделам школьного курса арифметики, алгебры, начал анализа. В таблицах кратко изложена теория по каждой теме, приведены основные формулы, графики и примеры решения типовых задач. В конце книги помещен предметный указатель. Пособие будет полезно учащимся 7-11 классов, абитуриентам, студентам, учителям и родителям.

Купить

Из второй части (логарифмическое уравнение с параметром на ЕГЭ профильного уровня)

Найдите все значения a, для которых при любом положительном значении b уравнение имеет хотя бы одно решение, меньше 1/3.

Решение. Найдем ОДЗ:

Стандартно приводим логарифмы к одному основанию

,

.

Получили квадратное уравнение относительно .

Оно должно иметь корень при

Обозначим, что и рассмотрим квадратичную функцию y = t— bt — 2a.

Ветви ее графика направлены вверх, а вершина, поскольку b > 0, расположена в левой координатной полуплоскости. Первая ветвь параболы пересекает ось абсцисс правее t = 0, значит при t = 0 y < 0. Получаем −2a < 0 a > 0.

Ответ: a > 0.

Учебник «Алгебра и начала математического анализа. Углубленный уровень. 10 класс» схож по структуре с учебником базового уровня, однако предполагает больше часов на изучение сложных задач.

Эти и другие издания линейки вы можете апробировать прямо сейчас, воспользовавшись акцией «5 учебников бесплатно». Методическое пособие представлено в свободном доступе.

Приглашаем познакомиться с другими вебинарами экспертов и порекомендовать нам интересующую вас тему для последующих трансляций.

#ADVERTISING_INSERT#

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/izuchenie-logarifmov-v-starshey-shkole-article/

Логарифм и его свойства. Как решать логарифмы

Разработка урока математики Логарифм. Логарифм числа

Все знакомы, что такое степень числа (если нет, то вам сюда). В таблице приведены различные степени числа 2. Глядя на таблицу, ясно, что, например, число 32 – это 2 в пятой степени, то есть двойка, умноженная на саму себя пять раз.

Теперь при помощи этой таблицы введем понятие логарифма.

Логарифм от числа 32 по основанию 2 (\(log_{2}(32)\)) – это в какую степень нужно возвести двойку, чтобы получить 32. Из таблицы видно, что 2 нужно возвести в пятую степень. Значит наш логарифм равен 5:

$$ log_{2}(32)=5;$$

Аналогично, глядя в таблицу получим, что:

$$log_{2}(4)=2;$$ $$log_{2}(8)=3;$$ $$log_{2}(16)=4;$$ $$log_{2}(64)=6;$$ $$log_{2}(128)=7.$$

Естественно, логарифм бывает не только по основанию 2, а по любым основаниям больших 0. Можете так же создавать таблицы для разных чисел. Но, конечно, со временем вы это будете делать в уме.

Теперь дадим определение логарифма в общем виде:

Логарифмом положительного числа \(b\) по основанию положительно числа \(a\) называется степень \(c\), в которую нужно возвести число \(a\), чтобы получить \(b\)

$$log_{a}(b)=c;$$ $$a{c}=b.$$

Будьте внимательны! В первое время обычно путают, что такое основание и то, что стоит под логарифмом (аргумент). Логарифм – это всегда функция, зависящая от двух переменных. Чтобы их не путать, помните определение логарифма – это степень, в которую нужно возвести основание, чтобы получить аргумент.

Но, конечно, вы часто будете сталкиваться не с такими простыми логарифмами, как в примерах с двойкой, а очень часто будет, что логарифм нельзя в уме посчитать. Действительно, что скажете про логарифм пяти по основанию два:

$$log_{2}(5)=???$$

Как его посчитать? При помощи калькулятора. Он нам покажет, что такой логарифм равен иррациональному числу:

$$log_{2}(5)=2,32192809…$$

Или логарифм шести по основанию 4:

$$log_{4}(6)= 1.2924812…$$

На уроках математики пользоваться калькулятором нельзя, поэтому на экзаменах и контрольных принято оставлять такие логарифмы в виде логарифма – не считая его, это не будет ошибкой!

Но иногда можно столкнуться с заданием, где нужно примерно оценить значение логарифма – это очень просто! Давайте для примера оценим логарифм \(log_{4}(6)\). Необходимо подобрать слева и справа от 6 такие ближайшие числа, логарифм от которых мы сможем посчитать, другими словами, надо найти степени 4-ки ближайшие к 6ке:

$$ log_{4}(4) \lt log_{4}(6) \lt log_{4}(16);$$ $$ 1 \lt log_{4}(6) \lt 2. $$

Значит \(log_{4}(6)\) принадлежите промежутку от 1 до 2:

$$ log_{4}(6) \in [1;2]. $$

Как посчитать логарифм

Перед тем, как научиться считать логарифмы, нужно ввести несколько ограничений. Дело в том, что функция логарифма \(log_{a}(b)\) существует только при положительных значениях основания \(a\) и аргумента \(b\). И кроме этого на основание накладывается условие, что она не должно быть равно \(1\).

$$ log_{a}(b) \quad существует,\;при \quad a \gt 0; \;b \gt 0 \;a eq 1.$$

Почему так? Это следует из определения показательной функций. Показательная функция не может быть \(0\). А основание не равно \(1\), потому что тогда логарифм теряет смысл – ведь \(1\) в любой степени это будет \(1\).

При этих ограничениях логарифм существует.

В дальнейшем при решении различных логарифмических уравнений и неравенств вам это пригодится для ОДЗ.

Обратите внимание, что само значение логарифма может быть любым. Это же степень, а степень может быть любой – отрицательной, рациональной, иррациональной и т.д.

$$log_{3}(\frac{1}{3})=-1;$$

Так как (вспоминайте определение отрицательной степени)

$$3{-1}=\frac{1}{3};$$

Теперь давайте разберем общий алгоритм вычисления логарифмов:

  • Во-первых, постарайтесь представить основание и аргумент (то, что стоит под логарифмом) в виде степеней с одинаковым основанием. Параллельно с этим избавляемся от всех десятичных дробей – переводим их в обыкновенные.
  • Разобраться в какую степень \(x\) нужно возвести основание, чтобы получить аргумент. Когда у вас там и там степени с одинаковым основанием, это сделать довольно просто.
  • \(x\) и будет искомым значением логарифма.

Давайте разберем на примерах.

Пример 1. Посчитать логарифм \(9\) по основанию \(3\): \(log_{3}(9)\)

  • Сначала представим аргумент и основание в виде степени тройки: $$ 3=31, \qquad 9=32;$$
  • Теперь надо разобраться в какую степень \(x\) нужно возвести \(31\), чтобы получить \(32\) $$ (31)x=32, $$ $$ 3{1*x}=32, $$ $$ 1*x=2,$$ $$ x=2.$$
  • Вот мы и решили: $$log_{3}(9)=2.$$

Пример 2. Вычислить логарифм \(\frac{1}{125}\) по основанию \(5\): \(log_{5}(\frac{1}{125})\)

  • Представим аргумент и основание в виде степени пятерки: $$ 5=51, \qquad \frac{1}{125}=\frac{1}{53}=5{-3};$$
  • В какую степень \(x\) надо возвести \(51\), чтобы получить \(5{-3}\): $$ (51)x=5{-3}, $$ $$ 5{1*x}=5{-3},$$ $$1*x=-3,$$ $$x=-3.$$
  • Получили ответ: $$ log_{5}(\frac{1}{125})=-3.$$

Пример 3. Вычислить логарифм \(4\) по основанию \(64\): \(log_{64}(4)\)

  • Представим аргумент и основание в виде степени двойки: $$ 64=26, \qquad 4=22;$$
  • В какую степень \(x\) надо возвести \(26\), чтобы получить \(2{2}\): $$ (26)x=2{2}, $$ $$ 2{6*x}=2{2},$$ $$6*x=2,$$ $$x=\frac{2}{6}=\frac{1}{3}.$$
  • Получили ответ: $$ log_{64}(4)=\frac{1}{3}.$$

Пример 4. Вычислить логарифм \(1\) по основанию \(8\): \(log_{8}(1)\)

  • Представим аргумент и основание в виде степени двойки: $$ 8=23 \qquad 1=20;$$
  • В какую степень \(x\) надо возвести \(23\), чтобы получить \(2{0}\): $$ (23)x=2{0}, $$ $$ 2{3*x}=2{0},$$ $$3*x=0,$$ $$x=\frac{0}{3}=0.$$
  • Получили ответ: $$ log_{8}(1)=0.$$

Пример 5. Вычислить логарифм \(15\) по основанию \(5\): \(log_{5}(15)\)

  • Представим аргумент и основание в виде степени пятерки: $$ 5=51 \qquad 15= ???;$$ \(15\) в виде степени пятерки не представляется, поэтому этот логарифм мы не можем посчитать. У него значение будет иррациональное. Оставляем так, как есть: $$ log_{5}(15).$$

Внимание!

Как понять, что некоторое число \(a\) не будет являться степенью другого числа \(b\). Это довольно просто – нужно разложить \(a\) на простые множители.

$$16=2*2*2*2=24,$$

\(16\) разложили, как произведение четырех двоек, значит \(16\) будет степенью двойки.

$$ 48=6*8=3*2*2*2*2,$$

Разложив \(48\) на простые множители, видно, что у нас есть два множителя \(2\) и \(3\), значит \(48\) не будет степенью.

Теперь поговорим о наиболее часто встречающихся логарифмах. Для них даже придумали специально названия – десятичный логарифм и натуральный логарифм. Давайте разбираться.

Десятичный логарифм

На самом деле, все просто. Десятичный логарифм – это любой обыкновенный логарифм, но с основанием 10. Обозначается – \(lg(a)\).

Пример 6

$$ log_{10}(100)= lg(100)=2;$$ $$log_{10}(1000)=lg(1000)=3;$$ $$log_{10}(10)=lg(10)=1.$$

Натуральный логарифм

Натуральным логарифмом называется логарифм по основанию \(e\). Обозначение – \(ln(x)\). Что такое \(e\)? Так обозначают экспоненту, число-константу, равную, примерно, \(2,718281828459…\).

Это число известно тем, что используется в многих математических законах.

Просто запомните, что логарифмы с основанием \(e\) часто встречаются, и поэтому им придумали специальное название – натуральный логарифм.

Пример 7

$$ log_{e}(e2)=ln(e2)=2;$$ $$ log_{e}(e)=ln(e)=1;$$ $$ log_{e}(e5)=ln(e5)=5.$$

Натуральные и десятичные логарифмы подчиняются тем же самым свойствам и правилам, что и обыкновенные логарифмы.

У логарифмов есть несколько свойств, по которым можно проводить преобразования и вычисления. Кроме этих свойств, никаких операций с логарифмами делать нельзя.

Разработка урока по математике на тему

Разработка урока математики Логарифм. Логарифм числа

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Луганской Народной Республики

«Пролетарская общеобразовательная школа»

Тема: «Логарифм числа»

Разработала

Учитель математики

Пономаренко С.В.

Тема: «Логарифм числа»

Цель: ввести понятие логарифм числа, основное логарифмическое тождество.

Формирование умения решать основные задачи на нахождение числа N за его логарифмом х и основанием а; нахождение основания а за данным числомN и его логарифмом х, логарифма х данного числа N за данным основанием а; использовать основное логарифмическое тождество к решению упражнений.

Тип урока: изучение новой темы.

Методы и приемы проведения урока: презентационный материал, мини-диалог, самостоятельная работа, работа в парах, коллективная работа.

Ход урока

I. Организационный момент

Вступительное слово учителя:

Здравствуйте, ребята!

Сегодня у нас необычный урок. На этом уроке мы выучим и закрепим знания и умения решения логарифмов. Каждый из вас должен уметь правильно, быстро и рационально решать эти числа. А чтобы вам было интересно на уроке, я предлагаю вам игру “Математический тир”.

Возникает вопрос: а каковы же правила игры? Правила таковы: сегодня на уроке мы изучим историю возникновения логарифма, будем выполнять различные задания. Задание – это патрон, решение задания – это выстрел, правильный ответ – это попадание. Наша группа–это две команды, которые должны пройти три этапа игры.

Результаты каждого этапа будут отражены на мишенях, которые закреплены на доске. После выполнения задания каждого этапа рефери (по одному учащемуся с каждого ряда) отметят маркерами точки в зонах мишени: 1 балл – внешний круг, 2 балла – средний круг, 3 балла – внутренний круг.

В конце урока мы подведём итог: у какой команды было больше выстрелов и кто стрелял лучше.

На доске вывешены мишени для каждого ряда:

II. Актуализация опорных знаний учащихся.

  1. Показ презентационного материала

Сведенья из истории логарифмов:

  1. В каком веке и для чего понадобилась наука о логарифмах.

  2. Кто изобрёл логарифм.

  3. Кто создал таблицу логарифмов.

  4. Логарифмическая линейка.

  5. Понятие логарифма.

Слово учителя:

Учение о логарифме– это одна из основных тем алгебры. То есть, чтобы успешно закончить обучение в колледже и поступить в ВУЗ, необходимо знать и уметь применять разные способы решения логарифмов. Но прежде чем решать для начала? Я Вам покажу на примерах, как решать логарифмы (учитель на доске записывает примеры).

1 этап. Домино.

Сейчас мы группу разобьём на две команды, в каждой команде нужно выбрать рефери. На партах в конвертах лежат (патроны) карточки домино. Нужно найти х, если известны а и N. Каждое правильно выложенное домино оценивается в 1 балл (внешний круг на мишенях, рефери отмечают маркером точки на мишени во внешнем круге). Время стрельбы – ___4__ минуты. Огонь!

Lg 10 = x

1

Log5125=x

3

Log0,5 4=x

2

Lg 1000=x

3

Log464=x

3

Log48=x

1,5

Log0,510000=x

-4

Log216=х

4

Учитель проходит по рядам и называет количество правильно выложенных домино на каждом ряду. Проверка проходит очень быстро.

Рефери отмечают маркерами на мишенях результат 1 этапа игры.

– Вы хорошо справились с этим заданием, молодцы! А теперь начинается следующий этап, переходим к решению логарифмов на нахождение числа N, если известны а и х.

2 этап. Побегушки

Каждой команде раздаются листы с заданиями. Задания нужно выполнить быстро и правильно. Чья команда быстрее справилась с заданием, рефери подымает руку. Ответы будут вывешены на доске, сравниваются результаты и оцениваются в 2 балла (выставятся точки в среднем кругу мишени). Время стрельбы –__5_ минут. Огонь!

1. N = 2, N = 25;

2. N =1, N = 7;

3. N = 3, N = 64;

4. N = 4, N = 1296;

5. N = 1, N = 2;

6. N = 0, N = 1;

7. N = 1,5, N = 8;

8. N = -2, N = 25;

9. N = 6, N = 729;

10. N = -4, N = 10 000;

11. 1/7 = -0,5, = 117

3 этап. Самостоятельная работа

На партах карточки с заданиями для самостоятельной работы. Каждое верно решённое задание оценивается в 3 балла.

Время стрельбы – ___5___ минут. Огонь!

Решение уравнений на использование логарифмического тождества1)=22)3)4)=2*3=6

5)

Учащиеся передают работы на первую парту своего ряда, учитель сообщает правильные ответы, рефери отмечают верно решённые уравнения и отмечают на мишенях результаты 3 этапа игры.

Пока рефери подводят итоги, учитель предлагает учащимся разгадать ключевое слово в кроссворде.

Кроссворд

Вопросы:

  1. На что нельзя делить? (ноль)

  2. Как называется ответ при решении уравнения? (корень)

  3. Часть математики, в которой рассматриваются решения уравнений. (алгебра)

  4. Равенство с переменной (уравнение)

  5. Равенство двух отношений (пропорция)

  6. От чего зависит количество корней квадратного уравнения?(дискриминант)

  7. Как называется функция вида у = ? (логарифмическая)

  8. Как называется независимая переменная?(аргумент)

Ключевое слово – ЛОГАРИФМ.

III. Домашнее задание.

Информация о домашнем задании, инструкция о его выполнении.

IV. Подведение итогов урока.

Учитель вместе с учениками анализирует урок.

Заключительное слово учителя:

На этом уроке мы изучили новую тему логарифм числа, обобщили и систематизировали основные методы решения логарифмических уравнений и закрепили полученные навыки решения логарифмических уравнений. Я хочу закончить наш урок словами Лари Нивена, американского писателя-фантаста:

“Математику нельзя изучать, наблюдая, как это делает сосед!”. Дерзайте, ставьте перед собой цели и добивайтесь их, не бойтесь ошибаться, но вовремя исправляйте ошибки, будьте успешными и компетентными в своём деле! Спасибо за урок!

Источник: https://infourok.ru/razrabotka-uroka-po-matematike-na-temu-logarifm-chisla-2437905.html

Что такое логарифм простыми словами

Разработка урока математики Логарифм. Логарифм числа

Многие школьники считают логарифмы сложной темой в курсе математики. Но если разобрать, что такое логарифм подробно, от простого к сложному, то на ЕГЭ вы не станете их опасаться.

Часто у учеников возникает путаница, где аргумент, а где основание логарифма. И что же нужно возвести в степень, чтобы этот логарифм, наконец, посчитать.

В этой статье мы откроем секрет, как легче запомнить принцип решения логарифма.

Итак, давайте разбираться, что такое логарифм.

Что такое логарифм и как его посчитать

Логарифм имеет следующий вид:

где a – это основание логарифма,

b – это аргумент логарифма

Чтобы узнать значение логарифма приравняем его к X.и преобразовываем вЗапомните, что именно основание (оно выделено красным) возводится в степень.

Чтобы было легче, можно запоминать так – основание всегда остается внизу (и в первом, и во втором выражении a внизу)!

Приведем пример:

Чтобы вычислить данный логарифм, необходимо приравнять его к X и воспользоваться правилом, описанным выше:А в какую степень нужно возвести 2, чтобы получилось 8? Конечно же в третью степень, таким образом:

Еще раз обращаю ваше внимание, что основание (в нашем случае это – 2) всегда находится внизу и именно оно возводится в степень.

Еще примеры:

Логарифмы со специальным обозначением

Для некоторых логарифмов в математике введены специальные обозначения. Это связано с тем, что такие логарифмы встречаются особенно часто. К таким логарифмам относятся десятичный логарифм и натуральный логарифм. Для этих логарифмов справедливы все правила, что и для обычных логарифмов.

Десятичный логарифм

Десятичный логарифм обозначается lg и имеет основание 10, т.е.

Чтобы вычислить десятичный логарифм, нужно 10 возвести в степень X.

Например, вычислим lg100

Натуральный логарифм

Натуральный логарифм обозначается ln и имеет основание e, то есть

Чтобы вычислить данный логарифм нужно число е возвести в степень x. Некоторые из вас спросят, что это за число такое е? Число е – это иррациональное число, т.е. точное его значение вычислить невозможно. е = 2,718281…

Сейчас не будем подробно разбирать, зачем это число нужно, просто запомним, что

И вычислить его можно таким образом:

Основные свойства логарифмов

Логарифмы можно преобразовывать, но для этого необходимо знать правила, которые называются основными свойствами логарифмов. Данные свойства обязательно нужно знать каждому ученику! Без знания этих свойств невозможно решить ни одну серьезную логарифмическую задачу. Вот эти свойства:

Совет – тренируйтесь применять эти свойства в обе стороны, то есть как слева направо, так и справа налево!

Рассмотрим свойства логарифмов на примерах.

Логарифмический ноль и логарифмическая единица

Это следствия из определения логарифма. И их нужно обязательно запомнить. Эти  простейшие свойства нередко вводят учеников в ступор.

Запомните, что логарифм от a по основанию а всегда равен единице:

loga a = 1 – это логарифмическая единица.

Если же в аргументе стоит единица, то такой логарифм всегда равен нулю независимо от основания, так как a0 = 1:

loga 1 = 0 – логарифмический ноль.

Основное логарифмическое тождество

В первой формуле число m становится степенью, которая стоит в аргументе. Данное число может быть любым. Некоторые выражения могут быть решены только с помощью этого тождества.

Вторая формула по сути является просто переформулированным определением логарифма

Разберем применение тождества на примере:

Необходимо найти значение выраженияСначала преобразуем логарифм

Вернемся к исходному выражению и применим правило умножения степеней с одинаковым основанием:Теперь применим основное логарифмическое  тождество и получим:

Сумма логарифмов. Разница логарифмов

Логарифмы с одинаковыми основаниями можно складывать:Логарифмы с одинаковыми основаниями можно вычитать:Мы видим, что исходные выражения состояли из логарифмов, которые по отдельности не вычисляются, а при применении свойств логарифмов у нас получились нормальные числа. Поэтому повторим, что основные свойства логарифмов нужно знать обязательно!

Обратите внимание, что формулы суммы и разности логарифмов верны только для логарифмов с одинаковыми основаниями! Если основания разные, то данные свойства применять нельзя!

Вынесение показателя степени из логарифма

Вынесение показателя степени из логарифма:

Переход к новому основанию

Когда мы разбирали формулы суммы и разности логарифмов, то обращали внимание на то, что основания логарифмов должны быть при этом одинаковыми. А что же делать, если основания логарифмов разные? Воспользоваться свойством перехода к новому основанию.

Такие формулы чаще всего нужны при решении логарифмических уравнений и неравенств.

Разберем на примере.

Необходимо найти значение такого выраженияДля начала преобразуем каждый логарифм с помощью свойства вынесения показателя степени из логарифма:

Теперь применим переход к новому основанию для второго логарифма:Подставим полученные результаты в исходное выражение:

10 примеров логарифмов с решением

1. Найти значение выражения2. Найти значение выражения3. Найти значение выражения4. Найти значение выражения5. Найти значение выражения6. Найти значение выраженияСначала найдем значениеДля этого приравняем его к Х:Тогда изначальное выражение принимает вид:

7. Найти значение выраженияПреобразуем наше выражение:Теперь воспользуемся свойством вынесения показателя степени из логарифма и получим: 8.

Найти значение выраженияТак как основания логарифмов одинаковые, воспользуемся свойством разности логарифмов:9. Найти значение выраженияТак как основания логарифмов разные, применять свойство суммы логарифмов нельзя.

Поэтому решаем каждый логарифм по отдельности:Подставляем полученные значения в исходное выражение:

4 + 3 = 7

10. Найти значение выраженияОбращаем внимание, что данное выражение – это не произведение логарифмов. У логарифма по основанию 4 подлогарифным выражением является log216. Поэтому сначала найдем значение log216, а затем подставим полученный результат в log4:

Надеюсь, теперь вы разобрались, что такое логарифм.

Источник: https://yourrepetitor.ru/chto-takoe-logarifm-kak-poschitat-logarifm-svojstva-logarifmov-primery-resheniya-logarifmov/

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: