ลอการิทึม. คำจำกัดความของลอการิทึมไบนารี ลอการิทึมธรรมชาติ ลอการิทึมทศนิยม ฟังก์ชันเลขชี้กำลัง exp(x) จำนวน e
จุดเน้นของบทความนี้คือ ลอการิทึม- ที่นี่เราจะให้คำจำกัดความของลอการิทึม แสดงสัญกรณ์ที่ยอมรับ ยกตัวอย่างลอการิทึม และพูดคุยเกี่ยวกับลอการิทึมธรรมชาติและทศนิยม หลังจากนี้ เราจะพิจารณาเอกลักษณ์ลอการิทึมพื้นฐาน
การนำทางหน้า
ความหมายของลอการิทึม
แนวคิดของลอการิทึมเกิดขึ้นเมื่อแก้ปัญหาในแง่ผกผัน เมื่อคุณต้องการค้นหาเลขชี้กำลังจากค่าเลขชี้กำลังที่ทราบและฐานที่ทราบ
แต่พอคำนำก็ถึงเวลาตอบคำถาม “ลอการิทึม” คืออะไร? ให้เราให้คำจำกัดความที่เกี่ยวข้อง
คำนิยาม.
ลอการิทึมของ b ถึงฐาน aโดยที่ a>0, a≠1 และ b>0 เป็นเลขชี้กำลังที่คุณต้องเพิ่มจำนวน a เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เป็น b
ในขั้นตอนนี้ เราสังเกตว่าคำว่า "ลอการิทึม" ในภาษาพูดควรทำให้เกิดคำถามตามมาสองข้อทันที: "จำนวนเท่าใด" และ "บนพื้นฐานใด" กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไม่มีลอการิทึม มีแต่ลอการิทึมของตัวเลขจนถึงฐานบางฐานเท่านั้น
เข้าไปได้เลยทันที สัญกรณ์ลอการิทึม: ลอการิทึมของตัวเลข b ถึงฐาน a มักจะแสดงเป็น log a b ลอการิทึมของตัวเลข b ถึงฐาน e และลอการิทึมของฐาน 10 มีการกำหนดพิเศษของตัวเอง lnb และ logb ตามลำดับ นั่นคือ พวกมันเขียนไม่ใช่ log e b แต่เป็น lnb และไม่ใช่ log 10 b แต่เป็น lgb
ตอนนี้เราสามารถให้: .
และบันทึกต่างๆ ไม่สมเหตุสมผลเลย เนื่องจากตัวแรกมีจำนวนลบอยู่ใต้เครื่องหมายลอการิทึม ตัวแรกมีจำนวนลบอยู่ในฐาน และตัวที่สามมีจำนวนลบอยู่ใต้เครื่องหมายลอการิทึมและมีหน่วยใน ฐาน
ตอนนี้เรามาพูดถึง กฎสำหรับการอ่านลอการิทึม- Log a b อ่านว่า "ลอการิทึมของ b ถึงฐาน a" ตัวอย่างเช่น บันทึก 2 3 คือลอการิทึมของ 3 กำลังยกฐาน 2 และเป็นลอการิทึมของ 2 จุดสองในสามของรากที่สองฐานของ 5 ลอการิทึมฐาน e เรียกว่า ลอการิทึมธรรมชาติและสัญกรณ์ lnb อ่านว่า "ลอการิทึมธรรมชาติของ b" ตัวอย่างเช่น ln7 คือลอการิทึมธรรมชาติของ 7 และเราจะอ่านมันเป็นลอการิทึมธรรมชาติของ pi ลอการิทึมฐาน 10 มีชื่อพิเศษเช่นกัน - ลอการิทึมทศนิยมและ lgb อ่านว่า "ลอการิทึมฐานสิบของ b" ตัวอย่างเช่น lg1 คือลอการิทึมฐานสิบของหนึ่ง และ lg2.75 คือลอการิทึมฐานสิบของสองจุดเจ็ดห้าในร้อย
ควรพิจารณาแยกกันตามเงื่อนไข a>0, a≠1 และ b>0 ซึ่งให้คำจำกัดความของลอการิทึมไว้ ให้เราอธิบายว่าข้อจำกัดเหล่านี้มาจากไหน ความเท่าเทียมกันของรูปแบบที่เรียกว่า ซึ่งตามมาจากคำจำกัดความของลอการิทึมที่ระบุข้างต้นโดยตรง จะช่วยเราทำสิ่งนี้ได้
เริ่มจาก a≠1 กันก่อน เนื่องจากหนึ่งยกกำลังใด ๆ มีค่าเท่ากับหนึ่ง ความเท่าเทียมกันจึงเป็นจริงได้เมื่อ b=1 เท่านั้น แต่บันทึก 1 1 อาจเป็นจำนวนจริงใดๆ ก็ได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความคลุมเครือนี้ จึงถือว่า a≠1
ให้เราพิสูจน์ความได้เปรียบของเงื่อนไข a>0 ด้วย a=0 ตามนิยามของลอการิทึม เราจะมีความเท่าเทียมกันซึ่งเป็นไปได้ด้วย b=0 เท่านั้น แต่บันทึก 0 0 อาจเป็นจำนวนจริงใดๆ ที่ไม่ใช่ศูนย์ เนื่องจาก 0 ถึงกำลังใดๆ ที่ไม่ใช่ศูนย์จะเป็นศูนย์ เงื่อนไข a≠0 ช่วยให้เราสามารถหลีกเลี่ยงความคลุมเครือนี้ได้ และเมื่อก<0 нам бы пришлось отказаться от рассмотрения рациональных и иррациональных значений логарифма, так как степень с рациональным и иррациональным показателем определена лишь для неотрицательных оснований. Поэтому и принимается условие a>0 .
สุดท้าย เงื่อนไข b>0 ตามมาจากอสมการ a>0 เนื่องจาก และค่าของกำลังที่มีฐานบวก a จะเป็นค่าบวกเสมอ
เพื่อสรุปประเด็นนี้ สมมติว่าคำจำกัดความที่ระบุของลอการิทึมทำให้คุณสามารถระบุค่าของลอการิทึมได้ทันที เมื่อตัวเลขที่อยู่ใต้เครื่องหมายลอการิทึมเป็นกำลังที่แน่นอนของฐาน จริงๆ แล้ว คำจำกัดความของลอการิทึมทำให้เราบอกได้ว่าถ้า b=a p แล้วลอการิทึมของจำนวน b ถึงฐาน a จะเท่ากับ p นั่นคือ บันทึกความเท่าเทียมกัน a a p =p เป็นจริง ตัวอย่างเช่น เรารู้ว่า 2 3 =8 จากนั้นให้บันทึก 2 8=3 เราจะพูดถึงเรื่องนี้เพิ่มเติมในบทความ
ลอการิทึมของตัวเลข b (b > 0) ถึงฐาน a (a > 0, a ≠ 1)– เลขชี้กำลังที่ต้องยกจำนวน a เพื่อให้ได้ b
ลอการิทึมฐาน 10 ของ b สามารถเขียนได้เป็น บันทึก(ข)และลอการิทึมฐาน e (ลอการิทึมธรรมชาติ) คือ จริง(ข).
มักใช้เมื่อแก้ปัญหาเกี่ยวกับลอการิทึม:
คุณสมบัติของลอการิทึม
มีสี่หลัก คุณสมบัติของลอการิทึม.
ให้ a > 0, a ≠ 1, x > 0 และ y > 0
คุณสมบัติ 1. ลอการิทึมของผลิตภัณฑ์
ลอการิทึมของผลิตภัณฑ์เท่ากับผลรวมของลอการิทึม:
บันทึก a (x ⋅ y) = บันทึก a x + บันทึก a y
คุณสมบัติ 2. ลอการิทึมของผลหาร
ลอการิทึมของผลหารเท่ากับผลต่างของลอการิทึม:
บันทึก a (x / y) = บันทึก a x – บันทึก a y
คุณสมบัติ 3. ลอการิทึมของกำลัง
ลอการิทึมของดีกรีเท่ากับผลคูณของกำลังและลอการิทึม:
ถ้าฐานของลอการิทึมอยู่ในองศา แสดงว่ามีการใช้สูตรอื่น:
คุณสมบัติ 4. ลอการิทึมของรูต
คุณสมบัตินี้สามารถหาได้จากคุณสมบัติของลอการิทึมของกำลัง เนื่องจากรากที่ n ของกำลังเท่ากับกำลัง 1/n:
สูตรการแปลงจากลอการิทึมในฐานหนึ่งไปเป็นลอการิทึมในอีกฐานหนึ่ง
สูตรนี้มักใช้เมื่อแก้งานต่างๆ เกี่ยวกับลอการิทึม:
กรณีพิเศษ:
การเปรียบเทียบลอการิทึม (อสมการ)
ขอให้เรามี 2 ฟังก์ชัน f(x) และ g(x) ภายใต้ลอการิทึมที่มีฐานเดียวกันและระหว่างนั้นมีเครื่องหมายอสมการ:
หากต้องการเปรียบเทียบ คุณต้องดูที่ฐานของลอการิทึม a ก่อน:
- ถ้า a > 0 แล้ว f(x) > g(x) > 0
- ถ้า 0< a < 1, то 0 < f(x) < g(x)
วิธีแก้ปัญหาลอการิทึม: ตัวอย่าง
ปัญหาเกี่ยวกับลอการิทึมรวมอยู่ในการสอบ Unified State ในวิชาคณิตศาสตร์สำหรับเกรด 11 ในงาน 5 และงาน 7 คุณสามารถค้นหางานพร้อมวิธีแก้ไขบนเว็บไซต์ของเราในส่วนที่เหมาะสม นอกจากนี้ งานที่มีลอการิทึมยังพบได้ในคลังงานทางคณิตศาสตร์อีกด้วย คุณสามารถค้นหาตัวอย่างทั้งหมดได้โดยการค้นหาเว็บไซต์
ลอการิทึมคืออะไร
ลอการิทึมถือเป็นหัวข้อที่ยากในหลักสูตรคณิตศาสตร์ของโรงเรียนมาโดยตลอด มีคำจำกัดความของลอการิทึมที่แตกต่างกันมากมาย แต่ด้วยเหตุผลบางประการ หนังสือเรียนส่วนใหญ่จึงใช้คำเหล่านี้ที่ซับซ้อนที่สุดและไม่ประสบความสำเร็จ
เราจะนิยามลอการิทึมอย่างเรียบง่ายและชัดเจน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เรามาสร้างตารางกัน:
ดังนั้นเราจึงมีพลังของทั้งสอง
ลอการิทึม - คุณสมบัติ สูตร วิธีการแก้
หากคุณนำตัวเลขมาจากบรรทัดล่างสุด คุณจะพบพลังที่คุณจะต้องยกสองขึ้นเพื่อให้ได้ตัวเลขนี้ได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่างเช่น หากต้องการได้ 16 คุณต้องยกสองยกกำลังสี่ และเพื่อให้ได้ 64 คุณต้องยกสองยกกำลังหก ดังที่เห็นได้จากตาราง
และตอนนี้ - จริงๆ แล้ว คำจำกัดความของลอการิทึม:
ฐาน a ของอาร์กิวเมนต์ x คือกำลังที่ต้องยกจำนวน a เพื่อให้ได้จำนวน x
ชื่อ: log a x = b โดยที่ a คือฐาน x คืออาร์กิวเมนต์ b คือค่าลอการิทึมที่เท่ากับจริง
ตัวอย่างเช่น 2 3 = 8 ⇒log 2 8 = 3 (ลอการิทึมฐาน 2 ของ 8 คือ 3 เพราะ 2 3 = 8) ด้วยความสำเร็จเดียวกัน บันทึก 2 64 = 6 เนื่องจาก 2 6 = 64
การดำเนินการค้นหาลอการิทึมของตัวเลขไปยังฐานที่กำหนดเรียกว่า เรามาเพิ่มบรรทัดใหม่ให้กับตารางของเรา:
2 1 | 2 2 | 2 3 | 2 4 | 2 5 | 2 6 |
2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
บันทึก 2 2 = 1 | บันทึก 2 4 = 2 | บันทึก 2 8 = 3 | บันทึก 2 16 = 4 | บันทึก 2 32 = 5 | บันทึก 2 64 = 6 |
น่าเสียดายที่ไม่ใช่ทุกลอการิทึมจะคำนวณได้ง่ายนัก ตัวอย่างเช่น ลองค้นหาบันทึก 2 5 ตัวเลข 5 ไม่ได้อยู่ในตาราง แต่ตรรกะกำหนดว่าลอการิทึมจะอยู่ที่ไหนสักแห่งในช่วงเวลา เพราะ 2 2< 5 < 2 3 , а чем больше степень двойки, тем больше получится число.
ตัวเลขดังกล่าวเรียกว่าจำนวนอตรรกยะ: ตัวเลขที่อยู่หลังจุดทศนิยมสามารถเขียนได้ไม่จำกัด และจะไม่มีวันซ้ำกัน หากลอการิทึมกลายเป็นแบบไม่ลงตัว ก็ควรปล่อยไว้อย่างนั้นดีกว่า: log 2 5, log 3 8, log 5 100
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าลอการิทึมคือนิพจน์ที่มีตัวแปรสองตัว (ฐานและอาร์กิวเมนต์) ในตอนแรก หลายคนสับสนว่าอะไรเป็นพื้นฐานและข้อโต้แย้งอยู่ที่ไหน เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้าใจผิดที่น่ารำคาญ เพียงแค่ดูภาพ:
ก่อนหน้าเราไม่มีอะไรมากไปกว่าคำจำกัดความของลอการิทึม จดจำ: ลอการิทึมคือกำลังซึ่งจะต้องสร้างฐานเพื่อให้ได้ข้อโต้แย้ง เป็นฐานที่ยกกำลังขึ้น - ในภาพเน้นด้วยสีแดง ปรากฎว่าฐานอยู่ด้านล่างเสมอ! ฉันบอกกฎที่ยอดเยี่ยมนี้แก่นักเรียนในบทเรียนแรก - และไม่มีความสับสนเกิดขึ้น
วิธีการนับลอการิทึม
เราได้ทราบคำจำกัดความแล้ว - สิ่งที่เหลืออยู่คือการเรียนรู้วิธีนับลอการิทึม เช่น กำจัดเครื่องหมาย "บันทึก" อันดับแรก เราสังเกตว่ามีข้อเท็จจริงสำคัญสองประการตามคำจำกัดความนี้:
- อาร์กิวเมนต์และฐานต้องมากกว่าศูนย์เสมอ สิ่งนี้ตามมาจากคำจำกัดความของระดับด้วยเลขชี้กำลังที่เป็นตรรกยะ ซึ่งคำจำกัดความของลอการิทึมจะลดลง
- ฐานจะต้องแตกต่างจากฐานหนึ่ง เนื่องจากระดับหนึ่งถึงระดับใดยังคงเป็นหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ คำถามที่ว่า “คนๆ หนึ่งจะต้องเพิ่มพลังอะไรเพื่อให้ได้สอง” จึงไม่มีความหมาย ไม่มีปริญญาขนาดนั้น!
ข้อจำกัดดังกล่าวเรียกว่า ช่วงของค่าที่ยอมรับได้(ODZ) ปรากฎว่า ODZ ของลอการิทึมมีลักษณะดังนี้: log a x = b ⇒x > 0, a > 0, a ≠ 1
โปรดทราบว่าไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับจำนวน b (ค่าของลอการิทึม) ตัวอย่างเช่น ลอการิทึมอาจเป็นลบ: log 2 0.5 = −1 เพราะ 0.5 = 2 −1
อย่างไรก็ตาม ตอนนี้เรากำลังพิจารณาเฉพาะนิพจน์ตัวเลข โดยไม่จำเป็นต้องทราบ VA ของลอการิทึม ผู้เขียนปัญหาได้คำนึงถึงข้อจำกัดทั้งหมดแล้ว แต่เมื่อสมการลอการิทึมและอสมการเข้ามามีบทบาท ข้อกำหนด DL จะกลายเป็นข้อบังคับ ท้ายที่สุดแล้ว พื้นฐานและการโต้แย้งอาจมีโครงสร้างที่แข็งแกร่งมากซึ่งไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับข้อจำกัดข้างต้น
ตอนนี้เรามาดูรูปแบบทั่วไปสำหรับการคำนวณลอการิทึม ประกอบด้วยสามขั้นตอน:
- เขียนฐาน a และอาร์กิวเมนต์ x เป็นกำลังโดยมีฐานขั้นต่ำที่เป็นไปได้มากกว่า 1 ระหว่างทางควรกำจัดทศนิยมออกไปจะดีกว่า
- แก้สมการของตัวแปร b: x = a b ;
- ผลลัพธ์หมายเลข b จะเป็นคำตอบ
แค่นั้นแหละ! หากลอการิทึมกลายเป็นจำนวนตรรกยะ สิ่งนี้จะมองเห็นได้ในขั้นตอนแรก ข้อกำหนดที่ว่าฐานต้องมากกว่าหนึ่งมีความสำคัญมาก ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดและทำให้การคำนวณง่ายขึ้นอย่างมาก เช่นเดียวกับเศษส่วนทศนิยม: หากคุณแปลงเป็นเศษส่วนธรรมดาทันที จะมีข้อผิดพลาดน้อยลงมาก
มาดูกันว่าโครงร่างนี้ทำงานอย่างไรโดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ:
งาน. คำนวณลอการิทึม: บันทึก 5 25
- ลองนึกภาพฐานและอาร์กิวเมนต์เป็นกำลังของห้า: 5 = 5 1 ; 25 = 5 2 ;
- เราได้รับคำตอบ: 2.
มาสร้างและแก้สมการกัน:
บันทึก 5 25 = b ⇒ (5 1) b = 5 2 ⇒5 b = 5 2 ⇒ b = 2;
งาน. คำนวณลอการิทึม:
งาน. คำนวณลอการิทึม: บันทึก 4 64
- ลองนึกภาพฐานและอาร์กิวเมนต์เป็นกำลังสอง: 4 = 2 2 ; 64 = 2 6 ;
- มาสร้างและแก้สมการกัน:
บันทึก 4 64 = b ⇒(2 2) b = 2 6 ⇒2 2b = 2 6 ⇒2b = 6 ⇒ b = 3; - เราได้รับคำตอบ: 3.
งาน. คำนวณลอการิทึม: log 16 1
- ลองนึกภาพฐานและอาร์กิวเมนต์เป็นกำลังสอง: 16 = 2 4 ; 1 = 2 0 ;
- มาสร้างและแก้สมการกัน:
บันทึก 16 1 = b ⇒ (2 4) b = 2 0 ⇒2 4b = 2 0 ⇒4b = 0 ⇒ b = 0; - เราได้รับคำตอบ: 0.
งาน. คำนวณลอการิทึม: บันทึก 7 14
- ลองนึกภาพฐานและอาร์กิวเมนต์เป็นกำลังของเจ็ด: 7 = 7 1 ; 14 ไม่สามารถแสดงเป็นกำลังของ 7 ได้ เนื่องจาก 7 1< 14 < 7 2 ;
- จากย่อหน้าก่อนหน้า ตามมาว่าไม่นับลอการิทึม
- คำตอบคือไม่มีการเปลี่ยนแปลง: บันทึก 7 14
หมายเหตุเล็ก ๆ เกี่ยวกับตัวอย่างสุดท้าย คุณจะแน่ใจได้อย่างไรว่าตัวเลขนั้นไม่ใช่กำลังที่แน่นอนของอีกจำนวนหนึ่ง? ง่ายมาก - แค่แยกตัวประกอบเป็นปัจจัยเฉพาะ ถ้าการขยายตัวมีปัจจัยที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองปัจจัย ตัวเลขจะไม่ใช่กำลังที่แน่นอน
งาน. ค้นหาว่าตัวเลขนั้นเป็นเลขยกกำลังที่แน่นอนหรือไม่: 8; 48; 81; 35; 14.
8 = 2 · 2 · 2 = 2 3 - องศาที่แน่นอน เพราะ มีตัวคูณเพียงตัวเดียวเท่านั้น
48 = 6 · 8 = 3 · 2 · 2 · 2 · 2 = 3 · 2 4 - ไม่ใช่กำลังที่แน่นอน เนื่องจากมีปัจจัยสองประการ: 3 และ 2;
81 = 9 · 9 = 3 · 3 · 3 · 3 = 3 4 - ระดับที่แน่นอน;
35 = 7 · 5 - ไม่ใช่กำลังที่แน่นอนอีกครั้ง
14 = 7 · 2 - ไม่ใช่ระดับที่แน่นอนอีกครั้ง
โปรดสังเกตด้วยว่าจำนวนเฉพาะนั้นมักจะเป็นกำลังที่แน่นอนของตัวมันเองเสมอ
ลอการิทึมทศนิยม
ลอการิทึมบางตัวเป็นเรื่องธรรมดามากจนมีชื่อและสัญลักษณ์พิเศษ
ของอาร์กิวเมนต์ x คือลอการิทึมของฐาน 10 เช่น ยกกำลังที่ต้องยกเลข 10 เพื่อให้ได้เลข x ชื่อ: lg x.
ตัวอย่างเช่น บันทึก 10 = 1; บันทึก 100 = 2; lg 1,000 = 3 - ฯลฯ
จากนี้ไปเมื่อมีวลีเช่น “Find lg 0.01” ปรากฏในหนังสือเรียน โปรดทราบว่านี่ไม่ใช่การพิมพ์ผิด นี่คือลอการิทึมทศนิยม อย่างไรก็ตาม หากคุณไม่คุ้นเคยกับสัญกรณ์นี้ คุณสามารถเขียนใหม่ได้ตลอดเวลา:
บันทึก x = บันทึก 10 x
ทุกอย่างที่เป็นจริงสำหรับลอการิทึมธรรมดาก็เป็นจริงสำหรับลอการิทึมฐานสิบเช่นกัน
ลอการิทึมธรรมชาติ
มีลอการิทึมอื่นที่มีการกำหนดของตัวเอง ในบางแง่ มันสำคัญกว่าทศนิยมด้วยซ้ำ เรากำลังพูดถึงลอการิทึมธรรมชาติ
ของอาร์กิวเมนต์ x คือลอการิทึมของฐาน e เช่น ยกกำลังที่ต้องยกเลข e เพื่อให้ได้เลข x ชื่อ: ln x.
หลายคนจะถามว่า ตัวเลข e คืออะไร? นี่เป็นจำนวนอตรรกยะ ไม่สามารถหาค่าที่แน่นอนและจดบันทึกไว้ได้ ฉันจะให้เฉพาะตัวเลขแรกเท่านั้น:
อี = 2.718281828459…
เราจะไม่ลงรายละเอียดว่าหมายเลขนี้คืออะไรและเหตุใดจึงจำเป็น เพียงจำไว้ว่า e เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ:
ln x = บันทึก อี x
ดังนั้น ln e = 1; ใน อี 2 = 2; ใน อี 16 = 16 - เป็นต้น ในทางกลับกัน ln 2 เป็นจำนวนอตรรกยะ โดยทั่วไป ลอการิทึมธรรมชาติของจำนวนตรรกยะใดๆ จะเป็นจำนวนตรรกยะ ยกเว้น อย่างหนึ่ง: ln 1 = 0
สำหรับลอการิทึมธรรมชาติ กฎทั้งหมดที่เป็นจริงสำหรับลอการิทึมสามัญนั้นใช้ได้
ดูเพิ่มเติมที่:
ลอการิทึม. คุณสมบัติของลอการิทึม (กำลังของลอการิทึม)
จะแสดงตัวเลขเป็นลอการิทึมได้อย่างไร?
เราใช้คำจำกัดความของลอการิทึม
ลอการิทึมเป็นเลขชี้กำลังที่ต้องยกฐานขึ้นเพื่อให้ได้ตัวเลขที่อยู่ใต้เครื่องหมายลอการิทึม
ดังนั้น ในการที่จะแทนจำนวน c ที่แน่นอนเป็นลอการิทึมของฐาน a คุณต้องใส่กำลังที่มีฐานเดียวกันกับฐานของลอการิทึมใต้เครื่องหมายลอการิทึม และเขียนตัวเลข c นี้เป็นเลขชี้กำลัง:
จำนวนใดๆ ก็ตามสามารถแสดงเป็นลอการิทึมได้อย่างแน่นอน - บวก, ลบ, จำนวนเต็ม, เศษส่วน, ตรรกศาสตร์, อตรรกยะ:
เพื่อไม่ให้เกิดความสับสนกับ a และ c ในสภาวะตึงเครียดของการทดสอบ คุณสามารถใช้กฎการท่องจำต่อไปนี้:
สิ่งที่อยู่ด้านล่างลงไป สิ่งที่อยู่ด้านบนจะขึ้น
ตัวอย่างเช่น คุณต้องแสดงตัวเลข 2 เป็นลอการิทึมของฐาน 3
เรามีตัวเลขสองตัว - 2 และ 3 ตัวเลขเหล่านี้เป็นฐานและเลขชี้กำลังซึ่งเราจะเขียนไว้ใต้เครื่องหมายลอการิทึม ยังคงต้องพิจารณาว่าควรเขียนตัวเลขใดเหล่านี้ลงไปที่ฐานของระดับและตัวเลขใดขึ้นไปถึงเลขชี้กำลัง
ฐาน 3 ในสัญลักษณ์ลอการิทึมจะอยู่ด้านล่าง ซึ่งหมายความว่าเมื่อเราแทนสองเป็นลอการิทึมของฐาน 3 เราก็จะเขียน 3 ลงไปที่ฐานด้วย
2 สูงกว่าสาม และในสัญลักษณ์ของดีกรี 2 เราเขียนไว้เหนือ 3 นั่นคือเป็นเลขชี้กำลัง:
ลอการิทึม ระดับรายการ
ลอการิทึม
ลอการิทึมจำนวนบวก ขขึ้นอยู่กับ ก, ที่ไหน ก > 0, ก ≠ 1เรียกว่าเลขยกกำลังที่ต้องยกจำนวนขึ้น กที่จะได้รับ ข.
ความหมายของลอการิทึมสามารถเขียนสั้น ๆ ได้ดังนี้:
ความเท่าเทียมกันนี้ใช้ได้สำหรับ ข > 0, ก > 0, ก ≠ 1โดยปกติจะเรียกว่า เอกลักษณ์ลอการิทึม
การกระทำของการค้นหาลอการิทึมของตัวเลขเรียกว่า โดยลอการิทึม
คุณสมบัติของลอการิทึม:
ลอการิทึมของผลิตภัณฑ์:
ลอการิทึมของผลหาร:
การแทนที่ฐานลอการิทึม:
ลอการิทึมของดีกรี:
ลอการิทึมของราก:
ลอการิทึมพร้อมฐานกำลัง:
ลอการิทึมทศนิยมและลอการิทึมธรรมชาติ
ลอการิทึมทศนิยมตัวเลขเรียกลอการิทึมของตัวเลขนี้เป็นฐาน 10 แล้วเขียน   lg ข
ลอการิทึมธรรมชาติตัวเลขนั้นเรียกว่าลอการิทึมของตัวเลขนั้นถึงฐาน จ, ที่ไหน จ- จำนวนอตรรกยะประมาณเท่ากับ 2.7 ในเวลาเดียวกันพวกเขาก็เขียน ln ข.
หมายเหตุอื่น ๆ เกี่ยวกับพีชคณิตและเรขาคณิต
คุณสมบัติพื้นฐานของลอการิทึม
คุณสมบัติพื้นฐานของลอการิทึม
ลอการิทึมก็เหมือนกับตัวเลขอื่นๆ ที่สามารถบวก ลบ และแปลงได้ในทุกวิถีทาง แต่เนื่องจากลอการิทึมไม่ใช่ตัวเลขธรรมดาเสียทีเดียว จึงมีกฎที่เรียกว่า คุณสมบัติหลัก.
คุณจำเป็นต้องรู้กฎเหล่านี้อย่างแน่นอน - หากไม่มีกฎเหล่านี้ ปัญหาลอการิทึมร้ายแรงสักข้อเดียวก็ไม่สามารถแก้ไขได้ นอกจากนี้ยังมีน้อยมาก - คุณสามารถเรียนรู้ทุกสิ่งได้ภายในวันเดียว มาเริ่มกันเลย
การบวกและการลบลอการิทึม
พิจารณาลอการิทึมสองตัวที่มีฐานเดียวกัน: บันทึก a x และบันทึก a y จากนั้นจึงสามารถบวกและลบได้ และ:
- บันทึก a x + บันทึก a y = บันทึก a (x y);
- log a x − log a y = log a (x: y)
ดังนั้น ผลรวมของลอการิทึมเท่ากับลอการิทึมของผลิตภัณฑ์ และผลต่างเท่ากับลอการิทึมของผลหาร โปรดทราบ: ประเด็นสำคัญที่นี่คือ บริเวณที่เหมือนกัน- หากเหตุผลแตกต่าง กฎเหล่านี้ใช้ไม่ได้!
สูตรเหล่านี้จะช่วยคุณคำนวณนิพจน์ลอการิทึมแม้ว่าจะไม่ได้พิจารณาแต่ละส่วนก็ตาม (ดูบทเรียน "ลอการิทึมคืออะไร") ดูตัวอย่างและดู:
ล็อก 6 4 + ล็อก 6 9
เนื่องจากลอการิทึมมีฐานเท่ากัน เราจึงใช้สูตรผลรวม:
บันทึก 6 4 + บันทึก 6 9 = บันทึก 6 (4 9) = บันทึก 6 36 = 2
งาน. ค้นหาค่าของนิพจน์: log 2 48 − log 2 3
ฐานเท่ากัน เราใช้สูตรผลต่าง:
บันทึก 2 48 - บันทึก 2 3 = บันทึก 2 (48: 3) = บันทึก 2 16 = 4
งาน. ค้นหาค่าของนิพจน์: log 3 135 − log 3 5
ฐานก็เหมือนกัน ดังนั้นเราจึงได้:
บันทึก 3 135 - บันทึก 3 5 = บันทึก 3 (135: 5) = บันทึก 3 27 = 3
อย่างที่คุณเห็น นิพจน์ดั้งเดิมประกอบด้วยลอการิทึมที่ "ไม่ดี" ซึ่งไม่ได้คำนวณแยกกัน แต่หลังจากการแปลงจะได้ตัวเลขปกติโดยสมบูรณ์ การทดสอบจำนวนมากขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงนี้ ใช่ สำนวนที่เหมือนการทดสอบมีการนำเสนออย่างจริงจังทุกประการ (บางครั้งแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ) ในการสอบ Unified State
แยกเลขชี้กำลังออกจากลอการิทึม
ตอนนี้เรามาทำให้งานซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฐานหรืออาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมเป็นกำลัง? จากนั้นสามารถนำเลขชี้กำลังของระดับนี้ออกจากเครื่องหมายลอการิทึมได้ตามกฎต่อไปนี้:
จะเห็นได้ง่ายว่ากฎข้อสุดท้ายเป็นไปตามสองข้อแรก แต่ยังไงก็ดีกว่าที่จะจำไว้ - ในบางกรณีมันจะลดจำนวนการคำนวณลงอย่างมาก
แน่นอนว่า กฎทั้งหมดนี้สมเหตุสมผลหากสังเกต ODZ ของลอการิทึม: a > 0, a ≠ 1, x > 0 และอีกอย่างหนึ่ง: เรียนรู้การใช้สูตรทั้งหมดไม่เพียงแต่จากซ้ายไปขวาเท่านั้น แต่ยังในทางกลับกันอีกด้วย , เช่น. คุณสามารถป้อนตัวเลขก่อนที่ลอการิทึมจะลงชื่อเข้าใช้ลอการิทึมได้
วิธีแก้ลอการิทึม
นี่คือสิ่งที่จำเป็นบ่อยที่สุด
งาน. ค้นหาค่าของนิพจน์: log 7 49 6 .
กำจัดระดับของการโต้แย้งโดยใช้สูตรแรก:
บันทึก 7 49 6 = 6 บันทึก 7 49 = 6 2 = 12
งาน. ค้นหาความหมายของสำนวน:
โปรดทราบว่าตัวส่วนประกอบด้วยลอการิทึม ฐานและอาร์กิวเมนต์เป็นกำลังที่แน่นอน: 16 = 2 4 ; 49 = 7 2. เรามี:
ฉันคิดว่าตัวอย่างสุดท้ายต้องมีการชี้แจง ลอการิทึมหายไปไหน? จนถึงวินาทีสุดท้ายที่เราทำงานกับตัวส่วนเท่านั้น เรานำเสนอฐานและอาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมที่อยู่ตรงนั้นในรูปแบบของกำลังและนำเลขชี้กำลังออกมา - เราได้เศษส่วน "สามชั้น"
ทีนี้มาดูเศษส่วนหลักกัน ตัวเศษและส่วนมีตัวเลขเดียวกัน: log 2 7 เนื่องจากบันทึก 2 7 ≠ 0 เราสามารถลดเศษส่วนได้ - 2/4 จะยังคงอยู่ในตัวส่วน ตามกฎของเลขคณิตแล้วทั้งสี่สามารถโอนไปยังตัวเศษซึ่งเป็นสิ่งที่ทำเสร็จแล้ว ผลลัพธ์คือคำตอบ: 2.
การเปลี่ยนไปสู่รากฐานใหม่
เมื่อพูดถึงกฎสำหรับการบวกและการลบลอการิทึม ฉันเน้นย้ำเป็นพิเศษว่ากฎเหล่านี้ใช้ได้เฉพาะกับฐานเดียวกันเท่านั้น จะทำอย่างไรถ้าเหตุผลต่างกัน? จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพวกมันไม่ใช่เลขยกกำลังที่เท่ากัน?
สูตรสำหรับการเปลี่ยนไปใช้รากฐานใหม่มาช่วยเหลือ ให้เรากำหนดพวกมันในรูปแบบของทฤษฎีบท:
ให้ลอการิทึมบันทึก a x ให้ได้ ดังนั้น สำหรับจำนวน c ใดๆ ที่ c > 0 และ c ≠ 1 ความเท่ากันจะเป็นจริง:
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าเราตั้งค่า c = x เราจะได้:
จากสูตรที่สองเป็นไปตามว่าสามารถสลับฐานและอาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมได้ แต่ในกรณีนี้นิพจน์ทั้งหมดจะ "พลิกกลับ" เช่น ลอการิทึมจะปรากฏในตัวส่วน
สูตรเหล่านี้ไม่ค่อยพบในนิพจน์ตัวเลขทั่วไป มีความเป็นไปได้ที่จะประเมินว่าสะดวกเพียงใดเมื่อแก้สมการลอการิทึมและอสมการเท่านั้น
แต่มีปัญหาที่ไม่สามารถแก้ไขได้เลยนอกจากการย้ายฐานรากใหม่ ลองดูสองสามสิ่งเหล่านี้:
งาน. ค้นหาค่าของนิพจน์: log 5 16 log 2 25
โปรดทราบว่าอาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมทั้งสองมีกำลังที่แน่นอน มาดูตัวบ่งชี้กันดีกว่า: log 5 16 = log 5 2 4 = 4log 5 2; บันทึก 2 25 = บันทึก 2 5 2 = 2 บันทึก 2 5;
ทีนี้ลอง "ย้อนกลับ" ลอการิทึมที่สอง:
เนื่องจากผลคูณไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อจัดเรียงปัจจัยใหม่ เราจึงคูณสี่และสองอย่างใจเย็น จากนั้นจึงจัดการกับลอการิทึม
งาน. ค้นหาค่าของนิพจน์: log 9 100 lg 3
ฐานและอาร์กิวเมนต์ของลอการิทึมแรกคือกำลังที่แน่นอน มาเขียนสิ่งนี้และกำจัดตัวบ่งชี้:
ทีนี้ลองกำจัดลอการิทึมทศนิยมโดยการย้ายไปยังฐานใหม่:
เอกลักษณ์ลอการิทึมพื้นฐาน
บ่อยครั้งในกระบวนการแก้ปัญหา จำเป็นต้องแสดงตัวเลขเป็นลอการิทึมของฐานที่กำหนด
ในกรณีนี้สูตรต่อไปนี้จะช่วยเรา:
ในกรณีแรก ตัวเลข n จะกลายเป็นเลขชี้กำลังในอาร์กิวเมนต์ จำนวน n สามารถเป็นอะไรก็ได้ เพราะมันเป็นเพียงค่าลอการิทึม
สูตรที่สองเป็นคำจำกัดความที่ถอดความจริงๆ นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า: .
อันที่จริง จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเลข b ยกกำลังจนเลข b ยกกำลังนี้ให้เลข a? ถูกต้อง: ผลลัพธ์คือเลข a เดียวกัน อ่านย่อหน้านี้อย่างละเอียดอีกครั้ง หลายๆ คนอาจติดอยู่กับเรื่องนี้
เช่นเดียวกับสูตรสำหรับการย้ายไปยังฐานใหม่ บางครั้งเอกลักษณ์ลอการิทึมพื้นฐานก็เป็นวิธีแก้ปัญหาเดียวที่เป็นไปได้
งาน. ค้นหาความหมายของสำนวน:
โปรดทราบว่าบันทึก 25 64 = บันทึก 5 8 - แค่เอากำลังสองจากฐานและอาร์กิวเมนต์ของลอการิทึม เมื่อคำนึงถึงกฎในการคูณกำลังด้วยฐานเดียวกัน เราได้รับ:
ถ้าใครไม่รู้ นี่คืองานจริงจากการสอบ Unified State :)
หน่วยลอการิทึมและศูนย์ลอการิทึม
โดยสรุป ฉันจะให้สองตัวตนที่แทบจะเรียกได้ว่าเป็นคุณสมบัติไม่ได้ - แต่เป็นผลสืบเนื่องมาจากคำจำกัดความของลอการิทึม พวกมันมักเกิดปัญหาอยู่ตลอดเวลา และน่าประหลาดใจที่มันสร้างปัญหาแม้กระทั่งกับนักเรียน "ขั้นสูง" ก็ตาม
- บันทึก a = 1 คือ จำไว้ทุกครั้ง: ลอการิทึมของฐานใดๆ a ของฐานนั้นจะเท่ากับ 1
- บันทึก 1 = 0 คือ ฐาน a สามารถเป็นอะไรก็ได้ แต่ถ้าอาร์กิวเมนต์มีหนึ่งค่า ลอการิทึมจะเท่ากับศูนย์! เพราะ 0 = 1 เป็นผลโดยตรงจากคำจำกัดความ
นั่นคือคุณสมบัติทั้งหมด อย่าลืมฝึกฝนการนำไปปฏิบัติจริง! ดาวน์โหลดเอกสารสรุปตอนต้นบทเรียน พิมพ์ออกมา และแก้ไขปัญหา
ลอการิทึมของตัวเลข b ถึงฐาน a คือเลขชี้กำลังที่ต้องยกจำนวน a เพื่อให้ได้เลข b
ถ้าอย่างนั้น.
ลอการิทึม - สุดขีด ปริมาณทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญเนื่องจากแคลคูลัสลอการิทึมไม่เพียงแต่ช่วยให้แก้สมการเอ็กซ์โปเนนเชียลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถดำเนินการกับเลขยกกำลังด้วย ทำให้เกิดความแตกต่างของฟังก์ชันเลขชี้กำลังและลอการิทึม รวมเข้าด้วยกันและนำไปสู่รูปแบบที่ยอมรับได้มากขึ้นในการคำนวณ
คุณสมบัติทั้งหมดของลอการิทึมเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณสมบัติของฟังก์ชันเลขชี้กำลัง ยกตัวอย่างข้อเท็จจริงที่ว่า หมายความว่า:
ควรสังเกตว่าเมื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะคุณสมบัติของลอการิทึมอาจมีความสำคัญและมีประโยชน์มากกว่ากฎสำหรับการทำงานกับกำลัง
ให้เรานำเสนอตัวตนบางอย่าง:
ต่อไปนี้เป็นนิพจน์พีชคณิตพื้นฐาน:
;
.
ความสนใจ!สามารถมีอยู่ได้เฉพาะสำหรับ x>0, x≠1, y>0
ลองทำความเข้าใจคำถามว่าลอการิทึมธรรมชาติคืออะไร มีความสนใจเป็นพิเศษในด้านคณิตศาสตร์ เป็นตัวแทนสองประเภท- อันแรกมีเลข “10” เป็นฐาน และเรียกว่า “ลอการิทึมทศนิยม” ประการที่สองเรียกว่าธรรมชาติ ฐานของลอการิทึมธรรมชาติคือตัวเลข “e” นี่คือสิ่งที่เราจะพูดถึงโดยละเอียดในบทความนี้
การกำหนด:
- lg x - ทศนิยม;
- ln x - โดยธรรมชาติ
เมื่อใช้เอกลักษณ์ เราจะเห็นว่า ln e = 1 เช่นเดียวกับข้อเท็จจริงที่ว่า lg 10=1
กราฟลอการิทึมธรรมชาติ
เรามาสร้างกราฟของลอการิทึมธรรมชาติโดยใช้วิธีมาตรฐานแบบคลาสสิกทีละจุดกันดีกว่า หากต้องการ คุณสามารถตรวจสอบได้ว่าเรากำลังสร้างฟังก์ชันอย่างถูกต้องหรือไม่โดยการตรวจสอบฟังก์ชัน อย่างไรก็ตาม การเรียนรู้วิธีสร้างลอการิทึมด้วยตนเองจึงเป็นเรื่องสมเหตุสมผล เพื่อที่จะรู้วิธีคำนวณลอการิทึมอย่างถูกต้อง
ฟังก์ชัน: y = ln x มาเขียนตารางจุดที่กราฟจะผ่านไป:
ให้เราอธิบายว่าทำไมเราถึงเลือกค่าเฉพาะเหล่านี้ของอาร์กิวเมนต์ x มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับตัวตน: . สำหรับลอการิทึมธรรมชาติ เอกลักษณ์นี้จะมีลักษณะดังนี้:
เพื่อความสะดวก เราสามารถใช้จุดอ้างอิงได้ 5 จุด:
;
;
.
;
.
ดังนั้นการคำนวณลอการิทึมธรรมชาติจึงเป็นงานที่ค่อนข้างง่าย นอกจากนี้ ยังช่วยลดความยุ่งยากในการคำนวณการดำเนินการด้วยกำลังและเปลี่ยนให้เป็น การคูณสามัญ
เมื่อวาดกราฟทีละจุด เราจะได้กราฟโดยประมาณ:
โดเมนของคำจำกัดความของลอการิทึมธรรมชาติ (เช่น ค่าที่ถูกต้องทั้งหมดของอาร์กิวเมนต์ X) คือตัวเลขทั้งหมดที่มากกว่าศูนย์
ความสนใจ!ขอบเขตของคำจำกัดความของลอการิทึมธรรมชาติมีเพียงจำนวนบวกเท่านั้น! ขอบเขตของคำจำกัดความไม่รวม x=0 สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ตามเงื่อนไขของการมีอยู่ของลอการิทึม
ช่วงของค่า (เช่น ค่าที่ถูกต้องทั้งหมดของฟังก์ชัน y = ln x) คือตัวเลขทั้งหมดในช่วงเวลา
ขีดจำกัดบันทึกธรรมชาติ
จากการศึกษากราฟ คำถามก็เกิดขึ้น: ฟังก์ชันมีพฤติกรรมอย่างไรที่ y<0.
แน่นอนว่ากราฟของฟังก์ชันมีแนวโน้มที่จะข้ามแกน y แต่จะไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ เนื่องจากลอการิทึมธรรมชาติที่ x<0 не существует.
ขีดจำกัดของธรรมชาติ บันทึกสามารถเขียนได้ดังนี้:
สูตรการแทนที่ฐานของลอการิทึม
การจัดการกับลอการิทึมธรรมชาตินั้นง่ายกว่าการจัดการกับลอการิทึมที่มีฐานที่กำหนดเองมาก นั่นคือเหตุผลที่เราจะพยายามเรียนรู้วิธีลดลอการิทึมใดๆ ให้เป็นลอการิทึมธรรมชาติ หรือแสดงมันเป็นฐานใดก็ได้ผ่านลอการิทึมธรรมชาติ
เริ่มจากเอกลักษณ์ลอการิทึมกันก่อน:
จากนั้นตัวเลขหรือตัวแปร y ใดๆ ก็สามารถแสดงเป็น:
โดยที่ x คือตัวเลขใดๆ (บวกตามคุณสมบัติของลอการิทึม)
นิพจน์นี้สามารถหาได้ทางลอการิทึมทั้งสองด้าน ลองทำสิ่งนี้โดยใช้ฐานใดก็ได้ z:
ลองใช้คุณสมบัติกัน (แทนที่จะเป็น "c" เท่านั้นที่เรามีนิพจน์):
จากที่นี่เราจะได้สูตรสากล:
.
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้า z=e แล้ว:
.
เราสามารถแสดงลอการิทึมเป็นฐานใดก็ได้ผ่านอัตราส่วนของลอการิทึมธรรมชาติสองตัว
เราแก้ปัญหา
เพื่อให้เข้าใจลอการิทึมธรรมชาติได้ดีขึ้น เรามาดูตัวอย่างปัญหาต่างๆ กัน
ปัญหาที่ 1- จำเป็นต้องแก้สมการ ln x = 3
สารละลาย:ใช้คำจำกัดความของลอการิทึม: ถ้า แล้ว เราได้รับ:
ปัญหาที่ 2- แก้สมการ (5 + 3 * ln (x - 3)) = 3
วิธีแก้ปัญหา: การใช้คำจำกัดความของลอการิทึม: ถ้า แล้ว เราได้รับ:
.
ลองใช้คำจำกัดความของลอการิทึมอีกครั้ง:
.
ดังนั้น:
.
คุณสามารถคำนวณคำตอบโดยประมาณหรือจะทิ้งไว้ในแบบฟอร์มนี้ก็ได้
ภารกิจที่ 3แก้สมการ
สารละลาย:มาทดแทนกัน: t = ln x จากนั้นสมการจะอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้:
.
เรามีสมการกำลังสอง เรามาค้นหาความแตกต่างกัน:
รากแรกของสมการ:
.
รากที่สองของสมการ:
.
เมื่อจำได้ว่าเราทำการทดแทน t = ln x เราจะได้:
ในสถิติและทฤษฎีความน่าจะเป็น ปริมาณลอการิทึมมักพบบ่อยมาก ซึ่งไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจ เพราะตัวเลข e มักจะสะท้อนถึงอัตราการเติบโตของปริมาณเอ็กซ์โพเนนเชียล
ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ การเขียนโปรแกรม และทฤษฎีคอมพิวเตอร์ มักพบลอการิทึมเพื่อเก็บ N บิตในหน่วยความจำ
ในทฤษฎีเศษส่วนและมิติ ลอการิทึมถูกนำมาใช้อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากมิติของแฟร็กทัลจะถูกกำหนดด้วยความช่วยเหลือเท่านั้น
ในกลศาสตร์และฟิสิกส์ไม่มีส่วนที่ไม่ใช้ลอการิทึม การกระจายของบรรยากาศ หลักการทั้งหมดของอุณหพลศาสตร์ทางสถิติ สมการซิโอลคอฟสกี้ ฯลฯ เป็นกระบวนการที่สามารถอธิบายทางคณิตศาสตร์ได้โดยใช้ลอการิทึมเท่านั้น
ในวิชาเคมี ลอการิทึมใช้ในสมการ Nernst และคำอธิบายของกระบวนการรีดอกซ์
น่าประหลาดใจที่แม้แต่ในดนตรี เพื่อที่จะหาจำนวนส่วนของอ็อกเทฟ ก็มีการใช้ลอการิทึม
ฟังก์ชันลอการิทึมธรรมชาติ y=ln x คุณสมบัติ
การพิสูจน์คุณสมบัติหลักของลอการิทึมธรรมชาติ
ลอการิทึมของจำนวนบวก b ถึงฐาน a (a>0, a ไม่เท่ากับ 1) คือตัวเลข c โดยที่ a c = b: log a b = c ⇔ a c = b (a > 0, a ≠ 1, b > 0)       
โปรดทราบว่าลอการิทึมของจำนวนที่ไม่เป็นบวกนั้นไม่ได้ถูกกำหนดไว้ นอกจากนี้ ฐานของลอการิทึมต้องเป็นจำนวนบวกที่ไม่เท่ากับ 1 เช่น ถ้าเรายกกำลังสอง -2 เราก็จะได้เลข 4 แต่ไม่ได้หมายความว่าลอการิทึมเป็นฐาน -2 ของ 4 เท่ากับ 2
เอกลักษณ์ลอการิทึมพื้นฐาน
บันทึก a b = b (a > 0, a ≠ 1) (2)สิ่งสำคัญคือขอบเขตคำจำกัดความของด้านขวาและด้านซ้ายของสูตรนี้แตกต่างกัน ด้านซ้ายถูกกำหนดไว้สำหรับ b>0, a>0 และ a ≠ 1 เท่านั้น ด้านขวาถูกกำหนดไว้สำหรับ b ใดๆ และไม่ได้ขึ้นอยู่กับ a เลย ดังนั้นการประยุกต์ใช้ "ตัวตน" ลอการิทึมพื้นฐานเมื่อแก้สมการและอสมการสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใน OD
ผลลัพธ์ที่ชัดเจนสองประการของคำจำกัดความของลอการิทึม
บันทึก a = 1 (a > 0, a ≠ 1) (3)บันทึก 1 = 0 (a > 0, a ≠ 1) (4)
อันที่จริง เมื่อเพิ่มเลข a ยกกำลัง 1 เราจะได้ตัวเลขเท่ากัน และเมื่อเพิ่มเลข a ยกกำลัง 1 เราก็จะได้เลข 1
ลอการิทึมของผลิตภัณฑ์และลอการิทึมของผลหาร
บันทึก a (b c) = บันทึก a b + บันทึก a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0) (5)Log a b c = log a b − log a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0) (6)
ฉันอยากจะเตือนเด็กนักเรียนอย่าใช้สูตรเหล่านี้อย่างไม่รอบคอบในการแก้สมการลอการิทึมและอสมการ เมื่อใช้ "จากซ้ายไปขวา" ODZ จะแคบลง และเมื่อย้ายจากผลรวมหรือผลต่างของลอการิทึมไปเป็นลอการิทึมของผลิตภัณฑ์หรือผลหาร ODZ จะขยาย
อันที่จริง บันทึกนิพจน์ a (f (x) g (x)) ถูกกำหนดไว้ในสองกรณี: เมื่อทั้งสองฟังก์ชันเป็นบวกอย่างเคร่งครัด หรือเมื่อ f (x) และ g (x) มีค่าน้อยกว่าศูนย์ทั้งคู่
การแปลงนิพจน์นี้เป็นผลรวมของล็อก a f (x) + log a g (x) เราถูกบังคับให้จำกัดตัวเองไว้เฉพาะในกรณีที่ f(x)>0 และ g(x)>0 ช่วงของค่าที่ยอมรับได้แคบลง และนี่เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้อย่างเด็ดขาด เนื่องจากอาจนำไปสู่การสูญเสียวิธีแก้ปัญหาได้ มีปัญหาที่คล้ายกันสำหรับสูตร (6)
องศาสามารถนำออกจากเครื่องหมายลอการิทึมได้
บันทึก a b p = p บันทึก a b (a > 0, a ≠ 1, b > 0) (7)และอีกครั้งฉันอยากจะเรียกร้องความถูกต้อง ลองพิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้:
บันทึก a (f (x) 2 = 2 บันทึก a f (x)
ด้านซ้ายของความเท่าเทียมกันถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนสำหรับค่าทั้งหมดของ f(x) ยกเว้นศูนย์ ด้านขวามีไว้สำหรับ f(x)>0 เท่านั้น! โดยการนำดีกรีออกจากลอการิทึม เราจะจำกัด ODZ ให้แคบลงอีกครั้ง ขั้นตอนย้อนกลับนำไปสู่การขยายช่วงของค่าที่ยอมรับได้ หมายเหตุทั้งหมดนี้ไม่เพียงแต่ใช้กับยกกำลัง 2 เท่านั้น แต่ยังใช้กับกำลังคู่ใดๆ ด้วย
สูตรการย้ายฐานรากใหม่
บันทึก a b = บันทึก c b บันทึก c a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0, c ≠ 1) (8)กรณีที่หายากเมื่อ ODZ ไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการเปลี่ยนแปลง หากคุณเลือกฐาน c อย่างชาญฉลาด (บวกและไม่เท่ากับ 1) สูตรในการย้ายไปยังฐานใหม่จะปลอดภัยอย่างสมบูรณ์
หากเราเลือกหมายเลข b เป็นฐาน c ใหม่ เราจะได้สูตรพิเศษที่สำคัญ (8):
บันทึก a b = 1 บันทึก b a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, b ≠ 1) (9)
ตัวอย่างง่ายๆ พร้อมลอการิทึม
ตัวอย่างที่ 1 คำนวณ: log2 + log50
สารละลาย. log2 + log50 = log100 = 2 เราใช้ผลรวมของสูตรลอการิทึม (5) และคำจำกัดความของลอการิทึมฐานสิบ
ตัวอย่างที่ 2 คำนวณ: lg125/lg5
สารละลาย. log125/log5 = log 5 125 = 3 เราใช้สูตรในการย้ายไปยังฐานใหม่ (8)
ตารางสูตรที่เกี่ยวข้องกับลอการิทึม
บันทึก a b = b (a > 0, a ≠ 1) |
บันทึก a = 1 (a > 0, a ≠ 1) |
บันทึก 1 = 0 (a > 0, a ≠ 1) |
บันทึก a (b c) = บันทึก a b + บันทึก a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0) |
log a b c = log a b − log a c (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0) |
บันทึก a b p = p บันทึก a b (a > 0, a ≠ 1, b > 0) |
บันทึก a b = บันทึก c b บันทึก c a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, c > 0, c ≠ 1) |
บันทึก a b = 1 บันทึก b a (a > 0, a ≠ 1, b > 0, b ≠ 1) |
วันนี้เราจะมาพูดถึง สูตรลอการิทึมและเราจะให้ตัวบ่งชี้ ตัวอย่างการแก้ปัญหา.
พวกเขาเองบ่งบอกถึงรูปแบบการแก้ปัญหาตามคุณสมบัติพื้นฐานของลอการิทึม ก่อนที่จะใช้สูตรลอการิทึมเพื่อแก้โจทย์ ให้เราเตือนคุณถึงคุณสมบัติทั้งหมดก่อน:
ตอนนี้เราจะแสดงตามสูตร (คุณสมบัติ) เหล่านี้ ตัวอย่างการแก้ลอการิทึม.
ตัวอย่างการแก้ลอการิทึมตามสูตร
ลอการิทึมจำนวนบวก b ถึงฐาน a (เขียนแทนด้วยบันทึก a b) คือเลขชี้กำลังที่ต้องยก a ขึ้นเพื่อให้ได้ b โดยมี b > 0, a > 0 และ 1
ตามคำจำกัดความ ให้บันทึก a b = x ซึ่งเทียบเท่ากับ a x = b ดังนั้น ให้บันทึก a a x = x
ลอการิทึมตัวอย่าง:
บันทึก 2 8 = 3 เพราะ 2 3 = 8
บันทึก 7 49 = 2 เพราะ 7 2 = 49
บันทึก 5 1/5 = -1 เพราะ 5 -1 = 1/5
ลอการิทึมทศนิยม- นี่คือลอการิทึมสามัญซึ่งมีฐานคือ 10 ซึ่งแสดงว่าเป็น lg
บันทึก 10 100 = 2 เพราะ 10 2 = 100
ลอการิทึมธรรมชาติ- ยังเป็นลอการิทึมสามัญหรือลอการิทึม แต่มีฐาน e (e = 2.71828... - จำนวนอตรรกยะ) แสดงว่า ln.
ขอแนะนำให้จดจำสูตรหรือคุณสมบัติของลอการิทึมเพราะเราจะต้องใช้ในภายหลังเมื่อแก้ลอการิทึม สมการลอการิทึมและอสมการ เรามาทำงานแต่ละสูตรอีกครั้งพร้อมตัวอย่าง
- เอกลักษณ์ลอการิทึมพื้นฐาน
บันทึก a b = b8 2ล็อก 8 3 = (8 2ล็อก 8 3) 2 = 3 2 = 9
- ลอการิทึมของผลิตภัณฑ์เท่ากับผลรวมของลอการิทึม
บันทึก a (bc) = บันทึก a b + บันทึก a cบันทึก 3 8.1 + บันทึก 3 10 = บันทึก 3 (8.1*10) = บันทึก 3 81 = 4
- ลอการิทึมของผลหารเท่ากับผลต่างของลอการิทึม
log a (b/c) = บันทึก a b - บันทึก a c9 บันทึก 5 50 /9 บันทึก 5 2 = 9 บันทึก 5 50- บันทึก 5 2 = 9 บันทึก 5 25 = 9 2 = 81
- คุณสมบัติของกำลังของเลขลอการิทึมและฐานของลอการิทึม
เลขชี้กำลังของจำนวนลอการิทึม log a b m = mlog a b
เลขชี้กำลังของฐานของลอการิทึม log a n b =1/n*log a b
บันทึก a n b m = m/n*บันทึก a b
ถ้า m = n เราจะได้ log a n b n = log a b
บันทึก 4 9 = บันทึก 2 2 3 2 = บันทึก 2 3
- การเปลี่ยนไปสู่รากฐานใหม่
บันทึก a b = บันทึก c b/บันทึก c aถ้า c = b เราจะได้บันทึก b b = 1
จากนั้นให้ล็อก a b = 1/log b a
บันทึก 0.8 3*บันทึก 3 1.25 = บันทึก 0.8 3*บันทึก 0.8 1.25/บันทึก 0.8 3 = บันทึก 0.8 1.25 = บันทึก 4/5 5/4 = -1
อย่างที่คุณเห็น สูตรลอการิทึมไม่ได้ซับซ้อนอย่างที่คิด ตอนนี้ เมื่อดูตัวอย่างการแก้ลอการิทึมแล้ว เราก็มาดูสมการลอการิทึมกันดีกว่า เราจะดูตัวอย่างการแก้สมการลอการิทึมโดยละเอียดในบทความ: "" อย่าพลาด!
หากคุณยังคงมีคำถามเกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหา โปรดเขียนคำถามเหล่านั้นในความคิดเห็นในบทความ
หมายเหตุ: เราตัดสินใจเลือกชั้นเรียนการศึกษาอื่นและศึกษาต่อต่างประเทศเป็นตัวเลือก