Свойства логарифмов — формулы | matematicus.ru

---

Логарифм единицы

 1. log_a1 = 0 ⇔ a>0, a≠1

---

Логарифм основания

2. log_aa = 1 ⇔ a>0, a≠1

---

Логарифм произведения

3.  log_a(b⋅c) = log_a b + log_a 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. log_abⁿ = n⋅log_a 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. a^log_a b = b ⇔ a>0, b>0, a≠1

www.matematicus.ru

Логарифмы. Свойства логарифмов. Формулы с логарифмами. Десятичные, натуральные логарифмы, основное логарифмическое тождество

Определение логарифма

Логарифмом положительного числа b по основанию a (a>0, a не равно 1) называют такое число с, что a^c = b: logab=c⇔ac=b(a>0,a≠1,b>0)&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

Обратите внимание: логарифм от неположительного числа не определен. Кроме того, в основании логарифма должно быть положительное число, не равное 1. Например, если мы возведем -2 в квадрат, получим число 4, но это не означает, что логарифм по основанию -2 от 4 равен 2.

Основное логарифмическое тождество

alogab=b(a>0,a≠1) (2)

Важно, что области определения правой и левой частей этой формулы отличаются. Левая часть определена только при b>0, a>0 и a ≠ 1. Правая часть определена при любом b, а от a вообще не зависит. Таким образом, применение основного логарифмического «тождества» при решении уравнений и неравенств может привести к изменению ОДЗ.

Два очевидных следствия определения логарифма

logaa=1(a>0,a≠1) (3)
loga1=0(a>0,a≠1) (4)

Действительно, при возведении числа a в первую степень мы получим то же самое число, а при возведении в нулевую степень — единицу.

Логарифм произведения и логарифм частного

loga(bc)=logab+logac(a>0,a≠1,b>0,c>0) (5)

logabc=logab−logac(a>0,a≠1,b>0,c>0) (6)

Хотелось бы предостеречь школьников от бездумного применения данных формул при решении логарифмических уравнений и неравенств. При их использовании «слева направо» происходит сужение ОДЗ, а при переходе от суммы или разности логарифмов к логарифму произведения или частного — расширение ОДЗ.

Действительно, выражение loga(f(x)g(x)) определено в двух случаях: когда обе функции строго положительны либо когда f(x) и g(x) обе меньше нуля.

Преобразуя данное выражение в сумму logaf(x)+logag(x), мы вынуждены ограничиваться только случаем, когда f(x)>0 и g(x)>0. Налицо сужение области допустимых значений, а это категорически недопустимо, т. к. может привести к потере решений. Аналогичная проблема существует и для формулы (6).

Степень можно выносить за знак логарифма

logabp=plogab(a>0,a≠1,b>0) (7)

И вновь хотелось бы призвать к аккуратности. Рассмотрим следующий пример:

loga(f(x)2=2logaf(x)

Левая часть равенства определена, очевидно, при всех значениях f(х), кроме нуля. Правая часть — только при f(x)>0! Вынося степень из логарифма, мы вновь сужаем ОДЗ. Обратная процедура приводит к расширению области допустимых значений. Все эти замечания относятся не только к степени 2, но и к любой четной степени.

Формула перехода к новому основанию

logab=logcblogca(a>0,a≠1,b>0,c>0,c≠1) (8)

Тот редкий случай, когда ОДЗ не изменяется при преобразовании. Если вы разумно выбрали основание с (положительное и не равное 1), формула перехода к новому основанию является абсолютно безопасной.

Если в качестве нового основания с выбрать число b, получим важный частный случай формулы (8):

logab=1logba(a>0,a≠1,b>0,b≠1) (9)

Десятичные и натуральные логарифмы

Десятичным логарифмом числа x называется логарифм по основанию 10. Десятичные логарифмы используются довольно часто, поэтому для них введено специальное обозначение: log₁₀x = lg x. Все перечисленные выше формулы сохраняют актуальность для десятичных логарифмов. Например, lg(xy)=lgx+lgy(x>0,y>0).

Натуральным логарифмом числа x (обозначение lnx) называется логарифм х по основанию e. Число e — иррациональное, приближенно равно 2,71. Например, ln e = 1. Пользуясь формулой (8), можно любой логарифм свести к десятичным или натуральным логарифмам: logab=lgblga=lnblna(a>0,a≠1,b>0)

Несколько простых примеров с логарифмами

Пример 1. Вычислите: lg2 + lg50.
Решение. lg2 + lg50 = lg100 = 2. Мы воспользовались формулой суммы логарифмов (5) и определением десятичного логарифма.

Пример 2. Вычислите: lg125/lg5.
Решение. lg125/lg5 = log₅125 = 3. Мы использовали формулу перехода к новому основанию (8).

Таблица формул, связанных с логарифмами

alogab=b(a>0,a≠1)

logaa=1(a>0,a≠1)

loga1=0(a>0,a≠1)

loga(bc)=logab+logac(a>0,a≠1,b>0,c>0)

logabc=logab−logac(a>0,a≠1,b>0,c>0)

logabp=plogab(a>0,a≠1,b>0)

logab=logcblogca(a>0,a≠1,b>0,c>0,c≠1)

logab=1logba(a>0,a≠1,b>0,b≠1)

Возможно, вас заинтересуют также:

www.repetitor2000.ru

что это? Все формулы. Простейшие уравнения и неравенства

Что такое логарифм

Свойства логарифма

Логарифмические уравнения

Логарифмические неравенства

---

Сейчас речь пойдет о трех страшных буквах: l o g.
Существовать в нашем бытии они просто так не могут. Обязательно должен быть какой-нибудь индекс — число снизу (основание логарифма) и число после букв (аргумент логарифма). 

Прежде, чем мы перейдем к тому, что такое логарифм, решим парочку подводящих примеров. 

Чтобы справиться с этим примером, мы проговариваем в голове: какое число нужно дважды (т.к. корень квадратный) умножить само на себя, чтобы получить 81. 

А этот пример можно решить по алгоритму (решения показательных уравнений), а можно так же провести разговор с самим собой (главное не вслух, я считаю это нормально, но кого-то вы можете напугать разговором с самим собой): сколько раз нужно число 3 умножить само на себя, чтобы получить 27. Постепенным перемножением мы дойдем до ответа.

Тогда, если дело касается логарифма:

можно сказать так: в какую степень нужно возвести 3 (число снизу — основание логарифма), чтобы получить 27 (число слева — аргумент логарифма). Не напоминает выше стоящий пример?

На самом деле в этом и заключается основная формула (определение логарифма):

Логарифм говорит нам (кому-то кричит): логарифм числа «b» по основанию «a» равняется числу «c». Тогда без логарифма это можно сформулировать так: чтобы получить число «b», требуется число «a» возвести в степень «c». Логарифм — это действие, обратное возведению в степень.

У отца log есть два родных сына: ln и lg. Так же, как сыновья отличаются возрастом (мы говорим о максимальной точности), так и эти логарифмы отличаются основанием (числовым индексом снизу).

Данные логарифмы придумали для упрощения записи. На самом деле в прикладной математики именно логарифмы по такому основанию встречаются чаще всех остальных. А мы все в глубине души народ ленивый, так что почему бы себе жизнь не упростить?

Что нужно запомнить: ln — это обычный логарифм только по основанию e ( e — это число Эйлера, e = 2,7182…, мой номер телефона, кстати, — это последние 11 цифр числа Эйлера, так что буду ждать звонка).

А lg — это обычный логарифм по основанию 10 (10ая система — это система счисления, в которой мы живем, столько пальцев на руках у среднего человека. В общем 10 — это как 9, только на 1 больше).

Как мы не можем существовать без еды, воды, интернета…  Так и логарифм не представляет свое существование без ОДЗ.

Всегда, когда существует логарифм, должно быть:

«Почему это так?» — это первый вопрос, который я предоставляю тебе. Советую начать с того, что логарифм — это обратное действие от возведения в степень.

А теперь  разберем теорию на практике:

В какую степень нужно возвести два (число в основании), чтобы получить шестнадцать (аргумент логарифма). 

Два нужно четыре раза умножить само на себя, чтобы получить 16.

Ответ: 4.

lg — это логарифм по основанию 10. 10 нужно 3 раза умножить само на себя, чтобы получить 1000.

А теперь посложнее, перейдем по определнию к показательному уравнению :

Следующий пример поможет нам узнать первую формулу логарифмов: 

Преобразуем выражение по определению логарифма и получим показательное уравнение. Единица — это же любое значение в нулевой степени?

Тогда можно сделать вывод, что при любом основании и аргументе логарифма, равном 1, все эти логарифмы будут равны нулю.

Нетрудно тогда понять, что есть еще одно следствие:

В какую степень нужно возвести 2, чтобы получить 2? Напряжем все свои извилины и получим — один!

Дальше будут формулы, которые я позволю себе не выводить, чтобы не испугать неискушенных в математике читателей.

Хотя мой вам совет: отследить, откуда эта формула появилась. У логарифмов самое главное помнить, что логарифм — это действие, обратное возведению в степень.

Основное логарифмическое тождество:

В какую степень нужно возвести 3, чтобы получить 9? Значит, логарифм в показателе степени равен двум.

Это единственная формула, где логарифм в показатели степени. Видишь логарифм в степени? Тебе поможет только эта формула.

Еще примерчик, двойка перед логарифмом никак не влияет, формула все так же работает: 

А вот квадрат в логарифме тоже быть может, только лучше сначала разложить:

Дальше с этим ничего сделать не сможем.

Дальнейшие формулы тоже уникальны, это тебе не косинус двойного угла.

Видим сложение логарифмов, выпускаем эту формулы:

А вот примерчик, чтобы порадовать тебя этой формулой, только наоборот:

Видим разность логарифмов, выпускаем эту формулы:

А теперь сразу сумма и разность. По отдельности логарифмы не найти, но вместе они и мы сила:

Теперь посмотрим на степени у аргмента логарифма:

Пример:

А в основании тоже можно? Нужно!

Минус два — это степень у основания:

А все вместе можно? Конечно, логарифмы — это такая свобода: 

А здесь нужно будет соединить две формулы: 1) вынесение степени из основания и 2) разность логарифмов

С основными формулами разобрались, теперь для решения более сложных уравнений/выражений.

Формула перехода к новому основанию: 

Обрати внимание, чем она отличается от разности логарифмов (4). Тут мы делим один логарифм на другой, а там деление происходит под логарифмом.

Тут все просто, разве что стоит вспомнить, что квадратный корень — это степень одна вторая.

Тут первым действием воспользуемся изучаемой формулой, а дальше каждый логарифм в виде числа, потихонечку−полегонечку.

Последняя формула, меняем местами аргумент и основание логарифма:

Используется тоже нечасто, но если ее не знаешь, то никак не выкрутишься через другие формулы.

Простенький примерчик:

Закрепим обе формулы. Используем формулу (9), после (8), а так же не забудь порадовать десятичные дроби — переведи их в обыкновенные, а они порадуют тебя. Теперь посмотрим еще на пару примеров:  

Логарифм в логарифме, что может быть прекраснее? Только решенный логарифм в логарифме.

Начинаем с внутреннего:

И постепенно раскрываем каждый последующий:

После того, как с формулами разобрались, (а их всего 9! Согласись, несложно выучить?), перейдем к уравнениям.

Все логарифмические уравнения решаем по одному из двух алгоритмов.

Первый появляется из определения логарифма:

Только не забываем про ОДЗ:

Второй вариант, когда логарифм с одним основанием равен логарифму с точно таким же основнанием: 

Не забываем про ОДЗ, тогда получится: 

Подставив в ОДЗ x = 15, видим, что все выполняется!

Обязательно только логарифм (без всяких множителей и т.п.) с одним основанием должен быть равен другому логарифму с таким же основанием:

Здесь перед логарифмами стоят разные множители, поэтому прежде всего нужно их внести в логарифм (6 формула), а после убрать логарифмы:

Если стоят одинаковые множители, их можно сократить сразу или сократить на общий множитель:

Бывает, что с одной стороны уравнения есть сумма логарифмов (4) или обычное число, сокращать их сразу нельзя! Только после того, как приведем и левую, и правую часть к одному логарифму:

Что же касается неравенств, убирать логарифмы можно так же, как и в уравнениях, только здесь нужно внимательно смотреть на значение оснований. Если основание логарифма лежит в диапазоне 0 < a < 1 (также как в показательных неравенствах), то после зачеркивания логарифмов знак меняется на противоположный:

Если же основание а > 1, то убираем логарифмы без смены знака и дорешиваем обычное неравенство:

Вывод:

1. Л О Г — это не три страшные буквы, а обратное действие возведению в степень. 
2.  Хоть формул и целых девять, но они никак не пересекаются. Решая пример и ориентируясь в формулах, ты будешь однозначно выбирать необходимую формулу. 
   
3. Видишь логарифм — ищи ОДЗ и решай его в первую очередь!
   
4. Решение уравнений происходит по одному из двух вариантов и больше никак.
   
5. В неравенствах главное — помнить об основании логарифма, когда зачеркиваем логарифмы.

Будь в курсе новых статеек, видео и легкого математического юмора.

ik-study.ru

Урок математики «Логарифмы и их свойства»

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели и задачи урока:

• рассмотреть понятие логарифма числа и свойства логарифмов;
• дать понятие десятичного и натурального логарифма;
• овладеть знаниями и умениями использовать основное логарифмическое тождество, формулы перехода от одного основания к другому в процессе решения упражнений;
• развивать мышление учащихся при выполнении упражнений;
• продолжить формировать умение правильно воспринимать и активно запоминать новую информацию;
• научить учащихся определять логарифм числа и его свойства;
• вычислять значения несложных логарифмических выражений.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Методическое обеспечение: проектор, презентация к уроку, учебники, индивидуальные карточки.

Ход занятия

1. Организационный момент

Перед началом урока преподаватель проводит проверку подготовленности кабинета к занятию.

Приветствие учащихся, определение отсутствующих, заполнение группового журнала. Сообщается тема и цель урока. (Слайд 2)

2. Актуализация знаний

В кратком вступительном слове преподаватель акцентирует внимание студентов о важной

роли логарифмов в курсе математики, а также в общетехнических и специальных дисциплинах, при этом подчеркивает значение десятичных и натуральных логарифмов.

3. Повторение ранее изученного материала

Экспресс-опрос

Преподаватель задает вопросы:

а) Что такое степень; что такое основание степени; что такое показатель степени.

б) Работа над основными свойствами степеней. Рассмотреть связь между показателями степеней в равенствах

в) Решить устно примеры:

4. Изучение нового материала

План

1. Логарифм числа. Основные свойства логарифмов.

2. Основное логарифмическое тождество.

2. Формула перехода одного основания логарифмов к другому.

3. Десятичный логарифм.

4. Натуральный логарифм.

Преподаватель излагает новый учебный материал

Логарифм числа

Понятие логарифма числа связано с решением показательных уравнений.

Остановимся на решении двух показательных уравнений. Решение уравнения не вызывает труда. Так как то данное уравнение примет вид Поэтому уравнение имеет единственное решение

А теперь попробуем решить уравнение По теореме о корне это уравнение также имеет единственное решение. Однако, в отличие от предыдущего уравнения, это уравнение является иррациональным числом. Докажем, что корень данного уравнения является числом рациональным, т.е. Тогда выполняется равенство или Но в любой натуральной степени будет числом четным, а в любой натуральной степени – число нечетное. Получаем противоречие, которое и доказывает, что корень уравнения – число иррациональное. Обдумывая, ситуацию с показательным уравнением математики ввели в рассмотрение новый символ – логарифм. С помощью этого символа корень уравнения записали так: (читается : логарифм числа по основанию

Остановимся теперь на понятии логарифма числа. Очень часто приходится решать задачу: известно, что необходимо найти показатель степени т.е. решить задачу, обратную возведению числа в степень. При нахождении этого показателя степени и возникает понятие логарифма числа по основанию

дается определение логарифма (Слайд 3)

Например

а) log ₃ 81 = 4, так как 3⁴ = 81;

б) log ₅ 125 = 3, так как 5³ = 125;

в) log _0,5 16 = -4, так как (0,5)^-4 = 16;

г) , так как ==

Введение основного логарифмического тождества (Слайд 4)

Обратите внимание на то, что является корнем уравнения , а поэтому =8

Таким образом и получается основное логарифмическое тождество

Это равенство является краткой символической записью определения логарифмов.

Решить примеры согласно тождеству: ;

=5; .

Подчеркнем, что и одна и таже математическая модель

Операцию нахождения логарифма числа называют ЛОГАРИФМИРОВАНИЕМ. (Слайд5) Эта операция является обратной по отношению к возведению в степень с соответствующим основанием. Сравните.

Основные свойства логарифмов (Слайд 6)

Эти свойства вытекают из определения логарифма и свойств показательной функции.

При любом a > 0 (a 1) и любых положительных x и y выполнены равенства:

• log_a 1 = 0.
• log_a a = 1.
• log_a xy = log_a x + log_a y.
• log_a = log_a x — log_a y.
• log_a x^p = p log_a x

для любого действительного p.

Решить примеры устно. Найти x

1. Ответ:
2. Ответ:
3. Ответ:
4. Ответ:
5. Ответ:

Десятичные и натуральные логарифмы (Слайд 7)

На практике рассматриваются логарифмы по различным основаниям, в частности по основанию 10.

Логарифмом положительного числа по основанию 10 называют десятичным логарифмом числа в и обозначается, т.е. вместо пишут .

Например, (Слайд № 6)

Натуральным логарифмом (обозначается In) называется логарифм по основанию e

Примеры вычисления десятичных логарифмов (Слайд 8)

1. так как
2. , так как
3. так как
4. так как
5. так как
6. так как

Формулы перехода от одного основания логарифм к другому (Слайд8)

На практике рассматривается логарифм по различным основаниям. Отсюда возникает необходимость формулы перехода от одного основания к логарифму по другому основанию. (Слайд № 6)

Решить пример типа:

Упростить выражения:

a)

б)

в)

Ответ. a) ; б); в)

5. Закрепление изученного материала

Решить устно.

Найти логарифм по основанию a числа представленного в виде степени с основанием a

Работа в парах.

Найдите число (484,485,486)

Решить устно.

Упростите выражения, пользуясь основным логарифмическим тождеством.

1) 2) 3) 4)

Выполнить упражнения. Заполнить пропуски (письменно). (Слайд 10)

6. Подведение итогов

1. Выставление и комментирование оценок на уроке

2. Домашнее задание: п37. Решить №481, 486, 487.

7. Рефлексия

Преподаватель задает учащимся вопросы:

• Какая тема была изучена на уроке?
• Достигнута ли цель урока?

Учащиеся призваны воспроизвести в памяти то, что усвоили, и проанализировать выводы, которые были сделаны в течение всего занятия.

• Что вам сегодня больше всего запомнилось на уроке, что понравилось?

urok.1sept.ru

Свойства логарифмов

Вопросы занятия:

· рассмотреть свойства логарифмов;

·  подробно рассмотреть примеры, в которых необходимо преобразовать выражения с логарифмами.

Материал урока

Прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте повторим определение логарифма, основное логарифмическое тождество:

Эти знания нам пригодятся на сегодняшнем уроке.

Сегодня мы рассмотрим основные свойства операции логарифмирования. Заметим, что все свойства мы будем формулировать только для положительных значений переменных, содержащихся под знаком логарифма.

Итак, первое свойство формулируется следующей теоремой:

Теорема 1.

Логарифм произведения двух положительных чисел равен сумме логарифмов этих чисел, то есть справедлива следующая формула:

Давайте докажем эту теорему.

Введём следующие обозначения.

Нам надо доказать, что выполняется равенство:

Применим определение логарифма.

По свойству произведения степеней с одинаковыми основаниями получим:

Поскольку степени двух положительных чисел равны и основания степеней равны и отличны от единицы, то равны и показатели степеней. Значит:

Что и требовалось доказать.

Рассмотрим пример.

Сформулируем следующее свойство логарифмов.

Теорема 2.

Если а, b, c – положительные числа, причём a ≠ 1, то справедливо равенство:

Другими словами, логарифм частного равен разности логарифмов делимого и делителя.

Или: логарифм дроби равен разности логарифмов числителя и знаменателя.

Эта теорема доказывается аналогично предыдущей. Поэтому вы можете доказать её самостоятельно, воспользовавшись свойствами степеней.

Рассмотрим пример.

Сформулируем следующее свойство.

Теорема 3.

Если а и b – положительные числа, причём, a ≠ 1, то для любого числа r справедливо равенство:

Другими словами, логарифм степени равен произведению показателя степени на логарифм основания степени.

Эта теорема доказывается аналогично предыдущим, поэтому вы можете доказать её самостоятельно, воспользовавшись свойствами степеней.

Рассмотрим пример.

Сформулируем следующее свойство.

Свойство.

Если а и b – положительные числа, причём, a ≠ 1, то для любого числа r справедливо равенство:

Другими словами: логарифм, основанием которого является степень числа а равен произведению единицы делённой на показатель степени и логарифма числа b по основанию а.

Эта теорема доказывается аналогично предыдущим, поэтому доказывать её мы не будем.

Рассмотрим пример.

Рассмотрим ещё один пример.

То есть нам удалось логарифм достаточно громоздкого выражения представить в виде суммы и разности логарифмов простых выражений. Такое преобразование называют логарифмированием. Иногда приходиться решать обратную задачу: находить выражение, логарифм которого представлен через логарифмы некоторых чисел. Такое действие называется потенцированием. При этом используют следующее утверждение:

Теорема 4.

Равенство:

справедливо тогда и только тогда, когда

Это утверждение следует из монотонности логарифмической функции.

Рассмотрим пример.

Ещё раз обратите внимание, что все свойства логарифмов мы получили при условии, что переменные принимают положительные значения. А как быть, если про знак переменной ничего неизвестно?

Например, можно ли записать:

Нет, нельзя, поскольку:

Правильнее будет записать так:

Мы должны помнить и о том, что:

только в том случае, когда b > 0 и с > 0. Если мы в этом не уверены, но знаем, что произведение bc > 0, то, поскольку в этом случае выполняется равенство:

то следует использовать формулу:

Рассмотрим ещё несколько примеров.

Пример.

Пример.

Пример.

Пример.

Итак, повторим основные свойства логарифмов:

videouroki.net

2. Логарифмы и их свойства

Логарифмом числа N по основаниюаназывается показатель степених, в которую нужно возвестиа, чтобы получить числоN

, при условии, что ,,

Из определения логарифма следует, что , т.е. — это равенство является основным логарифмическим тождеством.

Логарифмы по основанию 10 называются десятичными логарифмами. Вместо пишут.

Логарифмы по основанию e называются натуральными и обозначаются.

Основные свойства логарифмов.

1. Логарифм единицы при любом основании равен нулю

2. Логарифм произведения равен сумме логарифмов сомножителей.

3) Логарифм частного равен разности логарифмов

4. Логарифм степени равен логарифму модуля основания, умноженному на показатель степени.

5. Логарифм корня равен логарифму модуля подкоренного выражения, деленному на множитель корня.

6. Зависимость между логарифмами с различными основаниями определяется формулой.

Множитель называется модулем перехода от логарифмов при основанииa к логарифмам при основанииb.

С помощью свойств 2-5 часто удается свести логарифм сложного выражения к результату простых арифметических действий над логарифмами.

Например,

Такие преобразования логарифма называются логарифмированием. Преобразования обратные логарифмированию называются потенцированием.

Глава 2. Элементы высшей математики.

1. Пределы

Пределом функции является конечное число А, если при стремлении xx₀для каждого наперед заданного , найдется такое число , что как только , то .

Функция, имеющая предел, отличается от него на бесконечно малую величину: , где- б.м.в., т.е..

Пример. Рассмотрим функцию .

При стремлении , функцияy стремится к нулю:

1.1. Основные теоремы о пределах.

1. Предел постоянной величины равен этой постоянной величине

.

2. Предел суммы (разности) конечного числа функций равен сумме (разности) пределов этих функций.

.

3. Предел произведения конечного числа функций равен произведению пределов этих функций.

4. Предел частного двух функций равен частному пределов этих функций, если предел знаменателя не равен нулю.

Замечательные пределы

, , где

1.2. Примеры вычисления пределов

Пример 1

Однако, не все пределы вычисляются так просто. Чаще вычисление предела сводится к раскрытию неопределенности типа: или .

Пример 2

.

Пример 3

.

2. Производная функции

Пусть мы имеем функцию , непрерывную на отрезке .

Аргумент получил некоторое приращение . Тогда и функция получит приращение .

Значению аргумента соответствует значение функции .

Значению аргумента соответствует значение функции .

Следовательно, .

Найдем предел этого отношения при . Если этот предел существует, то он называется производной данной функции.

Определение 3Производной данной функции по аргументу называется предел отношения приращения функции к приращению аргумента, когда приращение аргумента произвольным образом стремится к нулю.

Производная функцииможет быть обозначена следующим образом:

; ; ; .

Определение 4Операция нахождения производной от функции называетсядифференцированием.

2.1. Механический смысл производной.

Рассмотрим прямолинейное движение некоторого твердого тела или материальной точки.

Пусть в некоторый момент времени движущаяся точка находилась на расстоянии от начального положения .

Через некоторый промежуток времени она переместилась на расстояние . Отношение =— средняя скорость материальной точки . Найдем предел этого отношения, учитывая что .

Следовательно, определение мгновенной скорости движения материальной точки сводится к нахождению производной от пути по времени.

2.2. Геометрическое значение производной

Пусть у нас есть графически заданная некоторая функция .

Рис. 1. Геометрический смысл производной

Если , то точка, будет перемещаться по кривой, приближаясь к точке .

Следовательно , т.е. значение производной при данном значении аргумента численно равняется тангенсу угла образованного касательной в данной точке с положительным направлением оси .

2.3. Таблица основных формул дифференцирования.

Степенная функция

Показательная функция

Логарифмическая функция

Тригонометрическая функция

Обратная тригонометрическая функция

2.4. Правила дифференцирования.

Производная от

Производная суммы (разности) функций

Производная произведения двух функций

Производная частного двух функций

2.5. Производная от сложной функции.

Пусть дана функция такая, что ее можно представить в виде

и, где переменнаяявляется промежуточным аргументом, тогда

Производная сложной функции равна произведению производной данной функции по промежуточному аргументу на производную промежуточного аргумента по x.

Пример1.

Пример2.

3. Дифференциал функции.

Пусть есть , дифференцируемая на некотором отрезкеи пустьу этой функции есть производная

,

тогда можно записать

(1),

где — бесконечно малая величина,

так как при

Умножая все члены равенства (1) на имеем:

, где — б.м.в. высшего порядка.

Величина называется дифференциалом функциии обозначается

.

3.1. Геометрическое значение дифференциала.

Пусть дана функция .

Рис.2. Геометрический смысл дифференциала.

.

Очевидно, что дифференциал функции равен приращению ординаты касательной в данной точке.

3.2. Производные и дифференциалы различных порядков.

Если есть , тогданазывается первой производной.

Производная от первой производной называется производной второго порядка и записывается .

Производной n-го порядка от функцииназывается производная (n-1)-го порядка и записывается:

.

Дифференциал от дифференциала функции называется вторым дифференциалом или дифференциалом второго порядка.

. .

3.3 Решение биологических задач с применением дифференцирования.

Задача1. Исследования показали, что рост колонии микроорганизмов подчиняется закону, гдеN– численность микроорганизмов (в тыс.),t–время (дни).

а) Рассчитать численность популяции через 7 дней от посева.

б) Будет ли в этот период численность колонии увеличиваться или уменьшаться?

Решение

а)

б)

Ответ. Численность колонии будет увеличиваться.

Задача 2. Вода в озере периодически тестируется для контроля содержания болезнетворных бактерий. Черезtдней после тестирования концентрация бактерий определяется соотношением

.

Когда в озере наступит минимальная концентрация бактерий и можно будет в нем купаться?

РешениеФункция достигает max или min, когда ее производная равна нулю.

,

Определим max или min будет через 6 дней. Для этого возьмем вторую производную.

Ответ: Через 6 дней будет минимальная концентрация бактерий.

studfile.net

Логарифмы. Логарифмические формулы. Свойства логарифмов

Факт 1.
\(\bullet\) Логарифм по основанию \(a\) от \(b\) – это число \(t\), которое показывает, в какую степень нужно возвести \(a\), чтобы получить \(b\).
Ограничения: числа \(a\) и \(b\) такие, что \(a>0,\ a\ne 1,\ b>0\).
\[\Large{{\color{blue}{\log_a{b}=t\quad\Leftrightarrow\quad a^t=b }}}\]
Т.к. мы имеем право возводить в любую степень, то \(t\in \mathbb{R}\).
Таким образом, верно основное логарифмическое тождество \[{\Large{a^{\log_ab}=b}}\]
\(\bullet\) Справедливы следующие формулы: \[{\large{\begin{array}{|ll|l|} \hline \qquad \qquad \qquad \qquad {\small{\text{Формулы}}} && \qquad \qquad{\small{\text{Ограничения}}}\\ &&\\ \hline \textbf{(1)} \log_a1=0&&a>0, a\ne 1\\ &&\\ \textbf{(2)} \log_aa=1 &&a>0, a\ne 1\\ &&\\ \textbf{(3)} \log_{a}{b^m}=m\log_a|b|&(m — {\small{\text{четн.}}})&a>0, a\ne 1, b\ne 0\\ &&\\ \textbf{(4)}\log_{a}{b^m}=m\log_ab& (m — {\small{\text{нечетн.}}})&a>0, a\ne 1, b>0\\ &&\\ \textbf{(5)} \log_{a^n}{b}=\frac 1n\log_{|a|}b&(n — {\small{\text{четн.}}})&a\ne 0, a\ne 1, b>0\\ &&\\ \textbf{(6)}\log_{a^n}b=\frac1n\log_ab&(n — {\small{\text{нечетн.}}})&a>0, a\ne 1, b>0\\ &&\\ \textbf{(7)} \log_a{bc}=\log_a|b|+\log_a|c|&&a>0, a\ne 1, bc\ne 0\\ &&\\ \textbf{(8)} \log_a{\dfrac bc}=\log_a|b|-\log_a|c|&&a>0, a\ne 1,bc\ne 0 \\ &&\\ \textbf{(9)} a^{\log_ab}=b &&a>0, a\ne 1, b>0\\ &&\\ \textbf{(10)}c^{\log_ab}=b^{\log_ac}&&a>0, a\ne 1, b>0, c>0\\ &&\\ \textbf{(11)} \log_ab\cdot \log_bc=\log_ac && a>0, a\ne 1,b>0, b\ne 1, c>0\\ &&\\ \textbf{(11′}) \log_bc=\dfrac{\log_ac}{\log_ab}&&a>0, a\ne 1,b>0, b\ne 1, c>0\\ &&\\ &&\\ {\small{\text{ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ:}}}&& \\ \textbf{(12)} \log_ab\cdot \log_ba=1 && a>0, a\ne 1, b>0, b\ne 1\\ &&\\ \textbf{(12′}) \log_ab=\dfrac1{\log_ba}&&a>0, a\ne 1, b>0, b\ne 1\\ &&\\ \hline \end{array}}}\]

Заметим, что при выполнении ограничений данные формулы верны в обе стороны!

 

shkolkovo.net