Ilustracja do zestawu: Logarytmy: definicja i podstawowe wzory

Matematyka

Logarytmy: definicja i podstawowe wzory

Zestaw wyjaśnia, czym jest logarytm i jakie warunki muszą spełniać jego podstawa oraz liczba logarytmowana. Zawiera wzory na logarytm iloczynu, ilorazu i potęgi wraz z przykładami typowych przekształceń maturalnych.

Szkoła średniauczy się 3 osoby12 fiszek16 pytań w 2 etapachnotatka

Podcast

Ładuję…

Quizy w tym zestawie

16 pytań w 2 etapach

Odblokujesz je po dodaniu zestawu.

  1. Etap 1

    8 fiszek · 8 pytań

  2. Etap 2

    4 fiszki · 8 pytań

  3. Powtórka z całości

    15 pytań ze wszystkich etapów, po ukończeniu etapów

Karty pracy

Ćwiczenia do wydruku na ten temat

Logarytmy - definicja i własnościSzkoła średnia, klasa 1

Otwórz kartę pracy

Lekcje z kursów Odrabiamy

Obejrzyj albo posłuchaj o tym temacie

Określenie logarytmuWideo, 14 min · Kurs Maturalny - Matematyka podstawowa 2027

Obejrzyj lekcję

Własności logarytmówWideo, 14 min · Kurs Maturalny - Matematyka podstawowa 2027

Obejrzyj lekcję

Funkcja logarytmicznaWideo, 10 min · Kurs Maturalny - Matematyka podstawowa 2027

Obejrzyj lekcję

1.Logarytm

Logarytm liczby bb przy podstawie aa to wykładnik cc, do którego należy podnieść aa, aby otrzymać bb: log⁡ab=c⇔ac=b\log_a b=c \Leftrightarrow a^c=b.

2.Warunki istnienia log⁡ab\log_a b

Dla logarytmu log⁡ab\log_a b muszą zachodzić warunki: a>0a>0, a≠1a\ne 1 oraz b>0b>0. Podstawa nie może być ujemna ani równa 11, a liczba logarytmowana musi być dodatnia.

3.Argument logarytmu

Argumentem logarytmu nazywamy liczbę znajdującą się po prawej stronie symbolu logarytmu, np. w log⁡381\log_3 81 argumentem jest 8181. Argument musi być dodatni.

4.Podstawa logarytmu

Podstawą logarytmu jest liczba zapisana jako indeks, np. w log⁡381\log_3 81 podstawą jest 33. Musi spełniać a>0a>0 i a≠1a\ne 1.

5.Logarytm iloczynu

Jeżeli x>0x>0 i y>0y>0, to log⁡a(xy)=log⁡ax+log⁡ay\log_a(xy)=\log_a x+\log_a y. Logarytm iloczynu jest sumą logarytmów czynników.

6.Logarytm ilorazu

Jeżeli x>0x>0 i y>0y>0, to log⁡a(xy)=log⁡ax−log⁡ay\log_a\left(\frac{x}{y}\right)=\log_a x-\log_a y. Logarytm ilorazu jest różnicą logarytmów licznika i mianownika.

7.Logarytm potęgi

Dla dodatniego xx zachodzi wzór log⁡a(xk)=klog⁡ax\log_a(x^k)=k\log_a x. Wykładnik potęgi można zapisać przed logarytmem jako współczynnik.

8.Logarytm liczby równej podstawie

Dla poprawnej podstawy aa zachodzi log⁡aa=1\log_a a=1, ponieważ a1=aa^1=a.

9.Logarytm jedynki

Dla każdej dopuszczalnej podstawy aa zachodzi log⁡a1=0\log_a 1=0, ponieważ a0=1a^0=1.

10.Logarytm potęgi podstawy

Jeżeli a>0a>0 i a≠1a\ne1, to log⁡a(ak)=k\log_a(a^k)=k. Logarytm „cofa” potęgowanie o tej samej podstawie.

11.Łączenie logarytmów o tej samej podstawie

Sumę log⁡ax+log⁡ay\log_a x+\log_a y można zapisać jako log⁡a(xy)\log_a(xy), a różnicę log⁡ax−log⁡ay\log_a x-\log_a y jako log⁡a(xy)\log_a\left(\frac{x}{y}\right). Wzory działają wyłącznie przy tej samej podstawie.

12.Częsty błąd: logarytm sumy

Na ogół nie zachodzi równość log⁡a(x+y)=log⁡ax+log⁡ay\log_a(x+y)=\log_a x+\log_a y. Wzory dotyczą iloczynu, ilorazu i potęgi, a nie dodawania ani odejmowania argumentów.

Notatka

Sens definicji logarytmu

Logarytm jest działaniem odwrotnym do potęgowania. Zapis log⁡ab=c\log_a b=c oznacza dokładnie tyle, że ac=ba^c=b. Liczba aa to podstawa logarytmu, liczba bb to argument, a liczba cc jest wartością logarytmu.

Aby zapis miał sens w zbiorze liczb rzeczywistych, podstawa musi spełniać warunki a>0a>0 oraz a≠1a\ne1, a argument musi spełniać warunek b>0b>0. W szczególności nie oblicza się logarytmów liczb ujemnych ani zera.

Zapamiętaj

log⁡ab=c⇔ac=b\log_a b=c \Leftrightarrow a^c=b - w zadaniach warto zawsze przejść od logarytmu do potęgi lub odwrotnie.

Najważniejsze wartości i odczytywanie logarytmów

Dwa podstawowe fakty wynikają bezpośrednio z definicji. Ponieważ a0=1a^0=1, mamy log⁡a1=0\log_a 1=0. Ponieważ a1=aa^1=a, otrzymujemy log⁡aa=1\log_a a=1. Ponadto log⁡a(ak)=k\log_a(a^k)=k, gdyż potęgowanie i logarytmowanie o tej samej podstawie wzajemnie się odwracają.

Przykładowo log⁡232=5\log_2 32=5, bo 25=322^5=32, a log⁡3(19)=−2\log_3\left(\frac{1}{9}\right)=-2, ponieważ 3−2=193^{-2}=\frac{1}{9}. Ujemna wartość logarytmu jest więc możliwa; niedopuszczalny jest natomiast ujemny argument.

Przykład

log⁡5125=3\log_5 125=3, ponieważ 53=1255^3=125.

Wzory na iloczyn i iloraz

Dla dodatnich liczb xx i yy oraz tej samej podstawy aa zachodzą dwa kluczowe wzory:

  • log⁡a(xy)=log⁡ax+log⁡ay\log_a(xy)=\log_a x+\log_a y
  • log⁡a(xy)=log⁡ax−log⁡ay\log_a\left(\frac{x}{y}\right)=\log_a x-\log_a y

Pierwszy wzór pozwala rozłożyć logarytm iloczynu na sumę albo połączyć sumę logarytmów w jeden logarytm. Drugi działa podobnie dla ilorazu i różnicy. Przed użyciem wzoru trzeba sprawdzić, czy wszystkie logarytmy mają tę samą podstawę oraz czy argumenty są dodatnie.

Ważne

Nie istnieje wzór typu log⁡a(x+y)=log⁡ax+log⁡ay\log_a(x+y)=\log_a x+\log_a y. Sumy i różnicy argumentów nie wolno rozbijać na osobne logarytmy.

Wzór na logarytm potęgi i strategia zadań

Jeżeli x>0x>0, to obowiązuje wzór log⁡a(xk)=klog⁡ax\log_a(x^k)=k\log_a x. Wykładnik potęgi można więc przenieść przed symbol logarytmu jako współczynnik. Działa to też w odwrotną stronę: wyrażenie klog⁡axk\log_a x można zapisać jako log⁡a(xk)\log_a(x^k).

W typowym zadaniu upraszczającym najpierw można połączyć składniki przez wzory na iloczyn i iloraz, a następnie wykorzystać potęgę lub definicję. Na przykład log⁡212−log⁡23+log⁡22=log⁡2(12⋅23)=log⁡28=3\log_2 12-\log_2 3+\log_2 2=\log_2\left(\frac{12\cdot2}{3}\right)=\log_2 8=3.

Przy wyrażeniach z niewiadomą najpierw ustala się dziedzinę, wymagając dodatniości każdego argumentu logarytmu. Dopiero potem wykonuje się przekształcenia algebraiczne.

Sprawdzian do druku

Arkusz PDF z kluczem, punktacją i oceną

Sprawdzam sprawdzian…

Znasz kogoś z klasy, komu się przyda? Podziel się zestawem

WhatsApp

Podobne zestawy

Zobacz wszystkie fiszki z matematyki