كيفية طرح اللوغاريتمات الطبيعية. اللوغاريتم - الخصائص والصيغ والرسم البياني. كيفية استخدام صيغ اللوغاريتم: مع الأمثلة والحلول

لوغاريتم الرقم ن مرتكز على أ يسمى الأس X ، الذي تحتاج إلى البناء عليه أ للحصول على الرقم ن

بشرط
,
,

من تعريف اللوغاريتم يتبع ذلك
، أي.
- هذه المساواة هي الهوية اللوغاريتمية الأساسية.

اللوغاريتمات المبنية على الأساس 10 تسمى اللوغاريتمات العشرية. بدلاً من
يكتب
.

اللوغاريتمات للقاعدة ه تسمى طبيعية ويتم تعيينها
.

الخصائص الأساسية للوغاريتمات.

    لوغاريتم الواحد يساوي صفرًا لأي قاعدة.

    لوغاريتم المنتج يساوي مجموع لوغاريتمات العوامل.

3) لوغاريتم الحاصل يساوي الفرق بين اللوغاريتمات


عامل
يسمى معامل الانتقال من اللوغاريتمات إلى القاعدة أ إلى اللوغاريتمات في القاعدة ب .

باستخدام الخصائص 2-5، غالبًا ما يكون من الممكن تقليل لوغاريتم التعبير المعقد إلى نتيجة عمليات حسابية بسيطة على اللوغاريتمات.

على سبيل المثال،

تسمى هذه التحولات للوغاريتم باللوغاريتمات. تسمى التحولات العكسية للوغاريتمات بالتقوية.

الفصل 2. عناصر الرياضيات العليا.

1. الحدود

حد الوظيفة
هو عدد محدود A إذا، كما سx 0 لكل محددة سلفا
، هناك مثل هذا العدد
أنه بمجرد
، الذي - التي
.

الدالة التي لها حد تختلف عنها بمقدار متناهي الصغر:
، حيث- b.m.v.، أي.
.

مثال. النظر في الوظيفة
.

عند السعي
، وظيفة ذ يميل إلى الصفر:

1.1. النظريات الأساسية حول الحدود.

    نهاية القيمة الثابتة تساوي هذه القيمة الثابتة

.

    نهاية مجموع (الفرق) لعدد محدود من الوظائف يساوي مجموع (الفرق) حدود هذه الوظائف.

    نهاية منتج عدد محدود من الوظائف يساوي منتج حدود هذه الوظائف.

    نهاية خارج قسمة دالتين يساوي خارج قسمة حدود هاتين الدالتين إذا كانت نهاية المقام ليست صفرًا.

حدود رائعة

,
، أين

1.2. أمثلة على حساب الحد

ومع ذلك، لا يتم حساب جميع الحدود بهذه السهولة. في كثير من الأحيان، يؤدي حساب الحد إلى الكشف عن عدم اليقين من النوع: أو .

.

2. مشتق من وظيفة

دعونا يكون لدينا وظيفة
، مستمر على الجزء
.

دعوى حصلت على بعض الزيادة
. ثم ستتلقى الوظيفة زيادة
.

قيمة الحجة يتوافق مع قيمة الوظيفة
.

قيمة الحجة
يتوافق مع قيمة الوظيفة.

لذلك، .

دعونا نجد الحد الأقصى لهذه النسبة عند
. إذا كانت هذه النهاية موجودة، فإنها تسمى مشتقة الدالة المعطاة.

التعريف 3 مشتق من وظيفة معينة
بالحجة يُسمى حد نسبة زيادة الدالة إلى زيادة الوسيطة، عندما تميل زيادة الوسيطة بشكل تعسفي إلى الصفر.

مشتق من وظيفة
يمكن تعيينها على النحو التالي:

; ; ; .

التعريف 4 تسمى عملية إيجاد مشتقة دالة التفاضل.

2.1. المعنى الميكانيكي للمشتقات.

دعونا ننظر في الحركة المستقيمة لبعض الجسم الصلب أو نقطة مادية.

اسمحوا في وقت ما نقطة متحركة
كان على مسافة من وضع البداية
.

بعد فترة من الزمن
لقد تحركت مسافة
. سلوك =- متوسط ​​سرعة نقطة مادية
. دعونا نوجد نهاية هذه النسبة، مع الأخذ في الاعتبار ذلك
.

وبالتالي، فإن تحديد السرعة اللحظية لحركة نقطة مادية يتلخص في إيجاد مشتقة المسار بالنسبة إلى الزمن.

2.2. القيمة الهندسية للمشتق

دعونا نحصل على وظيفة محددة بيانيا
.

أرز. 1. المعنى الهندسي للمشتق

لو
، ثم أشر
، سوف يتحرك على طول المنحنى، ويقترب من النقطة
.

لذلك
، أي. قيمة المشتقة لقيمة معينة من الوسيطة يساوي عددياً ظل الزاوية التي يشكلها المماس عند نقطة معينة مع الاتجاه الموجب للمحور
.

2.3. جدول صيغ التمايز الأساسية.

وظيفة الطاقة

الدالة الأسية

دالة لوغاريتمية

دالة مثلثية

دالة مثلثية معكوسة

2.4. قواعد التمايز.

مشتق من

مشتق من مجموع (الفرق) من الوظائف


مشتق من منتج وظيفتين


مشتق من حاصل وظيفتين


2.5. مشتق من وظيفة معقدة.

دع الوظيفة تعطى
بحيث يمكن تمثيله في النموذج

و
، حيث المتغير هي حجة وسيطة، ثم

مشتق دالة معقدة يساوي منتج مشتق الدالة المعطاة فيما يتعلق بالوسيطة الوسيطة ومشتق الوسيطة المتوسطة فيما يتعلق بـ x.

مثال 1.

مثال 2.

3. الوظيفة التفاضلية.

فليكن هناك
، قابلة للتمييز في بعض الفواصل الزمنية
دعها تذهب في هذه الوظيفة لها مشتق

,

ثم يمكننا أن نكتب

(1),

أين - كمية متناهية الصغر،

منذ متى

ضرب جميع شروط المساواة (1) ب
لدينا:

أين
- ب.م.ف. أعلى ترتيب.

ضخامة
يسمى تفاضل الدالة
ويتم تعيينه

.

3.1. القيمة الهندسية للفرق.

دع الوظيفة تعطى
.

الصورة 2. المعنى الهندسي للتفاضلية.

.

ومن الواضح أن التفاضلية وظيفة
يساوي زيادة إحداثي المماس عند نقطة معينة.

3.2. المشتقات والتفاضلات لمختلف الطلبات.

إن كان هناك
، ثم
ويسمى المشتق الأول.

مشتق المشتق الأول يسمى مشتق الدرجة الثانية وهو مكتوب
.

مشتق من الترتيب n للوظيفة
يُسمى مشتق الرتبة (n-1) ويُكتب:

.

يُطلق على تفاضل الدالة اسم التفاضل الثاني أو تفاضل الدرجة الثانية.

.

.

3.3 حل المشكلات البيولوجية باستخدام التمايز.

مهمة 1. وقد أظهرت الدراسات أن نمو مستعمرة من الكائنات الحية الدقيقة يطيع القانون
، أين ن – عدد الكائنات الحية الدقيقة (بالآلاف) ، ر - الوقت (أيام).

ب) هل سيزداد عدد سكان المستعمرة أم سينخفض ​​خلال هذه الفترة؟

إجابة. حجم المستعمرة سوف يزيد.

المهمة 2. يتم اختبار المياه في البحيرة بشكل دوري لمراقبة محتوى البكتيريا المسببة للأمراض. خلال ر بعد أيام من الاختبار، يتم تحديد تركيز البكتيريا بنسبة

.

متى سيكون لدى البحيرة الحد الأدنى من تركيز البكتيريا وهل سيكون من الممكن السباحة فيها؟

الحل: تصل الدالة إلى الحد الأقصى أو الأدنى عندما تكون مشتقتها صفرًا.

,

دعونا نحدد الحد الأقصى أو الأدنى خلال 6 أيام. للقيام بذلك، دعونا نأخذ المشتقة الثانية.


الإجابة: بعد 6 أيام سيكون هناك حد أدنى من تركيز البكتيريا.

بناءً على الرقم ه: ln x = سجل e x.

يستخدم اللوغاريتم الطبيعي على نطاق واسع في الرياضيات لأن مشتقه له أبسط شكل: (ln x)′ = 1/ س.

قائم على تعريفات، أساس اللوغاريتم الطبيعي هو الرقم ه:
ه ≅ 2.718281828459045...;
.

رسم بياني للدالة y = لن س.

رسم بياني للوغاريتم الطبيعي (الدوال y = لن س) يتم الحصول عليها من الرسم البياني الأسي عن طريق انعكاس المرآة بالنسبة للخط المستقيم y = x.

يتم تعريف اللوغاريتم الطبيعي للقيم الموجبة للمتغير x. ويزداد رتابة في مجال تعريفه.

في س → 0 نهاية اللوغاريتم الطبيعي هو ناقص اللانهاية (-∞).

مثل x → + ∞، نهاية اللوغاريتم الطبيعي هي زائد ما لا نهاية (+ ∞). بالنسبة لـ x الكبيرة، يزداد اللوغاريتم ببطء شديد. أي دالة قوة x a ذات أس موجب a تنمو بشكل أسرع من اللوغاريتم.

خصائص اللوغاريتم الطبيعي

مجال التعريف، مجموعة القيم، القيم القصوى، الزيادة، النقصان

اللوغاريتم الطبيعي هو دالة متزايدة بشكل رتيب، لذلك ليس لها نقاط نهاية. يتم عرض الخصائص الرئيسية للوغاريتم الطبيعي في الجدول.

قيم lnx

قانون الجنسية 1 = 0

الصيغ الأساسية للوغاريتمات الطبيعية

الصيغ التالية من تعريف الدالة العكسية:

الخاصية الرئيسية للوغاريتمات وعواقبها

صيغة استبدال القاعدة

يمكن التعبير عن أي لوغاريتم بدلالة اللوغاريتمات الطبيعية باستخدام صيغة الاستبدال الأساسية:

يتم عرض أدلة هذه الصيغ في قسم "اللوغاريتم".

وظيفة عكسية

معكوس اللوغاريتم الطبيعي هو الأس.

اذا ثم

اذا ثم.

مشتق ln x

مشتق من اللوغاريتم الطبيعي:
.
مشتق من اللوغاريتم الطبيعي للمعامل x:
.
مشتق من الترتيب ن:
.
اشتقاق الصيغ > > >

أساسي

يتم حساب التكامل عن طريق التكامل بالأجزاء:
.
لذا،

التعبيرات باستخدام الأعداد المركبة

النظر في وظيفة المتغير المركب z :
.
دعونا نعبر عن المتغير المعقد ضعبر الوحدة النمطية صوالحجة φ :
.
وباستخدام خصائص اللوغاريتم نحصل على:
.
أو
.
لم يتم تعريف الوسيطة φ بشكل فريد. إذا وضعت
، حيث n عدد صحيح،
سيكون نفس الرقم لمختلف n.

ولذلك، فإن اللوغاريتم الطبيعي، كدالة لمتغير معقد، ليس دالة ذات قيمة واحدة.

توسيع سلسلة الطاقة

عندما يحدث التوسع:

مراجع:
في. برونشتاين، ك.أ. سيمنديايف، دليل الرياضيات للمهندسين وطلاب الجامعات، "لان"، 2009.

    دعنا نبدء ب خصائص لوغاريتم واحد. وصياغتها هي كما يلي: لوغاريتم الوحدة يساوي صفراً، أي سجل 1=0لأي > 0، أ≠1. الإثبات ليس صعبًا: نظرًا لأن 0 =1 لأي ​​a يفي بالشروط المذكورة أعلاه a>0 وa≠1، فإن سجل المساواة a 1=0 الذي سيتم إثباته يتبع مباشرة تعريف اللوغاريتم.

    دعونا نعطي أمثلة لتطبيق الخاصية المدروسة: log 3 1=0, log1=0 و .

    دعنا ننتقل إلى الخاصية التالية: لوغاريتم رقم يساوي الأساس يساوي واحدًا، إنه، سجل أ = 1لـ >0، أ≠1. في الواقع، نظرًا لأن 1 =a لأي a، فمن خلال تعريف سجل اللوغاريتم a a=1.

    من أمثلة استخدام خاصية اللوغاريتمات هذه سجل المساواة 5 5=1، سجل 5.6 5.6 وlne=1.

    على سبيل المثال، سجل 2 2 7 =7، سجل 10 -4 = -4 و .

    لوغاريتم منتج رقمين موجبين x و y يساوي منتج لوغاريتمات هذه الأرقام: سجل أ (س ص) = سجل س + سجل ص, أ>0 , أ≠1 . دعونا نثبت خاصية لوغاريتم المنتج. بسبب خصائص الدرجة سجل a x+log a y =a سجل a x ·a سجل a y، وبما أنه من خلال الهوية اللوغاريتمية الرئيسية سجل a x =x وlog a y =y، ثم سجل a x ·a log a y =x·y. وهكذا، سجل a x+log a y =x·y، ومنه، حسب تعريف اللوغاريتم، يتبع ذلك المساواة التي تم إثباتها.

    لنعرض أمثلة على استخدام خاصية لوغاريتم المنتج: log 5 (2 3)=log 5 2+log 5 3 و .

    يمكن تعميم خاصية لوغاريتم المنتج على منتج عدد محدود n من الأعداد الموجبة x 1 , x 2 , …, x n كـ سجل أ (x 1 ·x 2 ·…·x n)= سجل أ × 1 +سجل أ × 2 +…+سجل أ × ن . ويمكن إثبات هذه المساواة دون مشاكل.

    على سبيل المثال، يمكن استبدال اللوغاريتم الطبيعي للمنتج بمجموع ثلاثة لوغاريتمات طبيعية للأرقام 4 وe و.

    لوغاريتم حاصل ضرب رقمين موجبين x و y يساوي الفرق بين لوغاريتمات هذه الأرقام. تتوافق خاصية لوغاريتم الحاصل مع صيغة النموذج، حيث a>0 وa≠1 وx وy هي بعض الأرقام الموجبة. تم إثبات صحة هذه الصيغة وكذلك صيغة لوغاريتم حاصل الضرب: منذ ، ثم حسب تعريف اللوغاريتم.

    فيما يلي مثال على استخدام خاصية اللوغاريتم: .

    دعنا ننتقل إلى خاصية لوغاريتم القوة. لوغاريتم الدرجة يساوي حاصل ضرب الأس ولوغاريتم معامل قاعدة هذه الدرجة. دعونا نكتب خاصية لوغاريتم القوة كصيغة: سجل أ ب ع =p·سجل أ |ب|، حيث a>0 وa≠1 وb وp هي أرقام بحيث تكون الدرجة b p منطقية وb p >0.

    أولا نثبت هذه الخاصية لإيجابية ب. تسمح لنا الهوية اللوغاريتمية الأساسية بتمثيل الرقم b في صورة a log a b ، ثم b p =(a log a b) p ، والتعبير الناتج، بسبب خاصية القوة، يساوي a p·log a b . لذلك نصل إلى المساواة b p =a p·log a b، والتي منها، من خلال تعريف اللوغاريتم، نستنتج أن log a b p =p·log a b.

    يبقى إثبات هذه الخاصية لسلبية b. نلاحظ هنا أن التعبير log a b p للسالب b منطقي فقط بالنسبة للأسس الزوجية p (نظرًا لأن قيمة الدرجة b p يجب أن تكون أكبر من الصفر، وإلا فلن يكون اللوغاريتم منطقيًا)، وفي هذه الحالة b p =|b| ص. ثم ب ع =|ب| p =(سجل a |b|) p =a p·log a |b|، من حيث سجل a b p =p·log a |b| .

    على سبيل المثال، و ln(-3) 4 =4·ln|-3|=4·ln3 .

    يتبع من الخاصية السابقة خاصية اللوغاريتم من الجذر: لوغاريتم الجذر n يساوي حاصل ضرب الكسر 1/n في لوغاريتم التعبير الجذري، أي، ، حيث a>0، a≠1، n هو عدد طبيعي أكبر من واحد، b>0.

    والبرهان مبني على المساواة (انظر) التي تصح لأي موجب ب، وخاصية لوغاريتم القوة: .

    فيما يلي مثال لاستخدام هذه الخاصية: .

    الآن دعونا نثبت صيغة للانتقال إلى قاعدة لوغاريتمية جديدةعطوف . للقيام بذلك، يكفي إثبات صحة سجل المساواة c b=log a b·log c a. تسمح لنا الهوية اللوغاريتمية الأساسية بتمثيل الرقم b كسجل a b ، ثم log c b=log c a log a b . يبقى استخدام خاصية لوغاريتم الدرجة: سجل ج سجل أ ب = سجل أ ب سجل ج أ. وهذا يثبت سجل المساواة c b=log a b ·log c a، وهو ما يعني أن صيغة الانتقال إلى قاعدة جديدة للوغاريتم قد تم إثباتها أيضًا.

    دعونا نعرض بعض الأمثلة لاستخدام خاصية اللوغاريتمات هذه: و .

    تتيح لك صيغة الانتقال إلى قاعدة جديدة الانتقال إلى العمل باستخدام اللوغاريتمات التي لها قاعدة "ملائمة". على سبيل المثال، يمكن استخدامه للانتقال إلى اللوغاريتمات الطبيعية أو العشرية بحيث يمكنك حساب قيمة اللوغاريتم من جدول اللوغاريتمات. تسمح صيغة الانتقال إلى قاعدة لوغاريتمية جديدة أيضًا، في بعض الحالات، بإيجاد قيمة لوغاريتم معين عندما تكون قيم بعض اللوغاريتمات ذات أسس أخرى معروفة.

    غالبًا ما يتم استخدام حالة خاصة من صيغة الانتقال إلى قاعدة لوغاريتمية جديدة لـ c=b للنموذج . يوضح هذا أن السجل a b و السجل b a - . على سبيل المثال، .

    يتم استخدام الصيغة أيضًا في كثير من الأحيان ، وهو مناسب للعثور على قيم اللوغاريتمات. ولتأكيد كلامنا، سنبين كيف يمكن استخدامه لحساب قيمة لوغاريتم النموذج. لدينا . لإثبات الصيغة يكفي استخدام صيغة الانتقال إلى قاعدة جديدة للوغاريتم a: .

    يبقى إثبات خصائص مقارنة اللوغاريتمات.

    دعونا نثبت أنه لأي أرقام موجبة ب 1 و ب 2، ب 1 log a b 2 و لـ a>1 – سجل عدم المساواة a b 1

    أخيرًا، يبقى إثبات آخر خصائص اللوغاريتمات المذكورة. دعونا نقتصر على إثبات الجزء الأول منه، أي أننا سنثبت أنه إذا كان 1 > 1 و 2 > 1 و 1 1 صحيح سجل أ 1 ب>سجل أ 2 ب . تم إثبات العبارات المتبقية لخاصية اللوغاريتمات هذه وفقًا لمبدأ مماثل.

    دعونا نستخدم الطريقة المعاكسة. لنفترض أنه بالنسبة لـ 1>1، و2>1، و1 1 صحيح سجل a 1 b≥log a 2 b . واستنادا إلى خصائص اللوغاريتمات، يمكن إعادة كتابة هذه المتباينات على النحو التالي: و على التوالي، ومنهم يتبع ذلك سجل ب أ 1 ≥ سجل ب أ 2 و سجل ب أ 1 ≥ سجل ب أ 2، على التوالي. بعد ذلك، وفقًا لخصائص القوى ذات الأساس نفسه، يجب أن تكون المعادلتان b log b a 1 ≥b log b a 2 و b log b a 1 ≥b log b a 2، أي a 1 ≥a 2 . لذلك وصلنا إلى تناقض الشرط أ 1

فهرس.

  • Kolmogorov A.N.، Abramov A.M.، Dudnitsyn Yu.P. وغيرها الجبر وبدايات التحليل: كتاب مدرسي للصفوف 10 - 11 من مؤسسات التعليم العام.
  • جوسيف ف.أ.، موردكوفيتش أ.ج. الرياضيات (دليل للملتحقين بالمدارس الفنية).

لوغاريتم الرقم b (b > 0) للأساس a (a > 0, a ≠ 1)- الأس الذي يجب رفع الرقم a إليه للحصول على b.

يمكن كتابة اللوغاريتم ذو الأساس 10 لـ b كـ سجل (ب)، واللوغاريتم للأساس e (اللوغاريتم الطبيعي) هو قانون الجنسية (ب).

غالبًا ما يستخدم عند حل المشكلات المتعلقة باللوغاريتمات:

خصائص اللوغاريتمات

هناك أربعة رئيسية خصائص اللوغاريتمات.

دع a > 0، وa ≠ 1، وx > 0، وy > 0.

الخاصية 1. لوغاريتم المنتج

لوغاريتم المنتجيساوي مجموع اللوغاريتمات:

log a (x ⋅ y) = log a x + log a y

الخاصية 2. لوغاريتم الحاصل

لوغاريتم الحاصليساوي فرق اللوغاريتمات:

سجل أ (س / ص) = سجل س - سجل ص

الخاصية 3. لوغاريتم القوة

لوغاريتم الدرجةيساوي منتج القوة واللوغاريتم:

إذا كان أساس اللوغاريتم هو الدرجة، فسيتم تطبيق صيغة أخرى:

الخاصية 4. لوغاريتم الجذر

يمكن الحصول على هذه الخاصية من خاصية لوغاريتم القوة، حيث أن الجذر النوني للقوة يساوي القوة 1/n:

صيغة للتحويل من لوغاريتم في قاعدة واحدة إلى لوغاريتم في قاعدة أخرى

تُستخدم هذه الصيغة أيضًا غالبًا عند حل المهام المختلفة على اللوغاريتمات:

حالة خاصة:

مقارنة اللوغاريتمات (عدم المساواة)

دعونا نحصل على وظيفتين f(x) وg(x) تحت لوغاريتمات لهما نفس الأساس ويوجد بينهما علامة عدم المساواة:

للمقارنة بينهما، عليك أولاً إلقاء نظرة على قاعدة اللوغاريتمات a:

  • إذا كان a > 0، فإن f(x) > g(x) > 0
  • إذا 0< a < 1, то 0 < f(x) < g(x)

كيفية حل المشاكل مع اللوغاريتمات: أمثلة

مشاكل مع اللوغاريتماتالمدرجة في امتحان الدولة الموحدة في الرياضيات للصف 11 في المهمة 5 والمهمة 7، يمكنك العثور على المهام مع الحلول على موقعنا على الإنترنت في الأقسام المناسبة. كما توجد أيضًا المهام ذات اللوغاريتمات في بنك مهام الرياضيات. يمكنك العثور على جميع الأمثلة من خلال البحث في الموقع.

ما هو اللوغاريتم

لطالما اعتبرت اللوغاريتمات موضوعًا صعبًا في دورات الرياضيات المدرسية. هناك العديد من التعريفات المختلفة للوغاريتم، ولكن لسبب ما تستخدم معظم الكتب المدرسية التعريف الأكثر تعقيدًا وغير الناجح منها.

سوف نحدد اللوغاريتم ببساطة ووضوح. للقيام بذلك، دعونا إنشاء جدول:

لذلك، لدينا قوى اثنين.

اللوغاريتمات - الخصائص، الصيغ، كيفية حلها

إذا أخذت الرقم من السطر السفلي، فيمكنك بسهولة العثور على القوة التي سيتعين عليك رفع اثنين إليها للحصول على هذا الرقم. على سبيل المثال، للحصول على 16، عليك رفع اثنين إلى القوة الرابعة. وللحصول على 64، عليك رفع اثنين إلى القوة السادسة. ويمكن ملاحظة ذلك من الجدول.

والآن - في الواقع، تعريف اللوغاريتم:

الأساس a للوسيطة x هو القوة التي يجب رفع الرقم a إليها للحصول على الرقم x.

التعيين: log a x = b، حيث a هي القاعدة، x هي الوسيطة، b هو ما يساوي اللوغاريتم فعليًا.

على سبيل المثال، 2 3 = 8 ⇒log 2 8 = 3 (اللوغاريتم ذو الأساس 2 للرقم 8 هو ثلاثة لأن 2 3 = 8). بنفس النجاح، سجل 2 64 = 6، حيث أن 2 6 = 64.

تسمى عملية إيجاد لوغاريتم رقم لأساس معين. لذا، دعونا نضيف سطرًا جديدًا إلى جدولنا:

2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6
2 4 8 16 32 64
سجل 2 2 = 1 سجل 2 4 = 2 سجل 2 8 = 3 سجل 2 16 = 4 سجل 2 32 = 5 سجل 2 64 = 6

لسوء الحظ، لا يتم حساب جميع اللوغاريتمات بهذه السهولة. على سبيل المثال، حاول العثور على السجل 2 5. الرقم 5 غير موجود في الجدول، لكن المنطق يفرض أن اللوغاريتم سيكون في مكان ما في الفاصل الزمني. لأن 2 2< 5 < 2 3 , а чем больше степень двойки, тем больше получится число.

تسمى هذه الأرقام غير عقلانية: يمكن كتابة الأرقام بعد العلامة العشرية إلى ما لا نهاية، ولا تتكرر أبدًا. إذا تبين أن اللوغاريتم غير منطقي، فمن الأفضل ترك الأمر على هذا النحو: سجل 2 5، سجل 3 8، سجل 5 100.

من المهم أن نفهم أن اللوغاريتم هو تعبير ذو متغيرين (الأساس والوسيطة). في البداية، يخلط الكثير من الناس بين مكان الأساس وأين الحجة. لتجنب سوء الفهم المزعج، ما عليك سوى إلقاء نظرة على الصورة:

أمامنا ليس أكثر من تعريف اللوغاريتم. يتذكر: اللوغاريتم هو القوة، والتي يجب بناء القاعدة فيها للحصول على وسيطة. هي القاعدة المرفوعة إلى قوة - وهي مظللة باللون الأحمر في الصورة. اتضح أن القاعدة تكون دائمًا في الأسفل! أخبر طلابي بهذه القاعدة الرائعة في الدرس الأول - ولا ينشأ أي ارتباك.

كيفية حساب اللوغاريتمات

لقد اكتشفنا التعريف - كل ما تبقى هو معرفة كيفية حساب اللوغاريتمات، أي. تخلص من علامة "السجل". في البداية، نلاحظ أن حقيقتين مهمتين تنبثق من التعريف:

  1. يجب أن تكون الحجة والقاعدة دائمًا أكبر من الصفر. يأتي هذا من تعريف الدرجة بواسطة الأس العقلاني، والذي يتم تقليل تعريف اللوغاريتم إليه.
  2. يجب أن تكون القاعدة مختلفة عن الواحد، حيث أن الواحد يظل واحدًا بأي درجة. ولهذا السبب، فإن السؤال "إلى أي قوة يجب أن يرتفع الإنسان للحصول على اثنين" لا معنى له. لا يوجد مثل هذه الدرجة!

تسمى هذه القيود نطاق القيم المقبولة(ODZ). اتضح أن ODZ للوغاريتم يبدو كما يلي: log a x = b ⇒x > 0, a > 0, a ≠ 1.

لاحظ أنه لا توجد قيود على الرقم ب (قيمة اللوغاريتم). على سبيل المثال، قد يكون اللوغاريتم سالبًا: log 2 0.5 = −1، لأن 0.5 = 2 −1.

ومع ذلك، نحن الآن نفكر فقط في التعبيرات الرقمية، حيث ليس من الضروري معرفة قيمة VA للوغاريتم. لقد تم بالفعل أخذ جميع القيود في الاعتبار من قبل مؤلفي المشاكل. ولكن عندما تدخل المعادلات اللوغاريتمية والمتباينات حيز التنفيذ، ستصبح متطلبات DL إلزامية. بعد كل شيء، قد يحتوي الأساس والحجة على إنشاءات قوية جدًا لا تتوافق بالضرورة مع القيود المذكورة أعلاه.

الآن دعونا نلقي نظرة على المخطط العام لحساب اللوغاريتمات. يتكون من ثلاث خطوات:

  1. عبر عن الأساس a والوسيطة x كقوة بأقل قاعدة ممكنة أكبر من واحد. على طول الطريق، من الأفضل التخلص من الكسور العشرية؛
  2. حل معادلة المتغير b: x = a b ;
  3. سيكون الرقم الناتج ب هو الجواب.

هذا كل شئ! إذا تبين أن اللوغاريتم غير منطقي، فسيكون هذا مرئيًا بالفعل في الخطوة الأولى. يعد شرط أن يكون الأساس أكبر من واحد أمرًا مهمًا للغاية: فهذا يقلل من احتمالية الخطأ ويبسط الحسابات إلى حد كبير. الأمر نفسه ينطبق على الكسور العشرية: إذا قمت بتحويلها على الفور إلى كسور عادية، فسيكون هناك عدد أقل من الأخطاء.

دعونا نرى كيف يعمل هذا المخطط باستخدام أمثلة محددة:

مهمة. احسب اللوغاريتم: سجل 5 25

  1. دعونا نتخيل القاعدة والحجة كقوة خمسة: 5 = 5 1 ؛ 25 = 5 2 ;
  2. لنقم بإنشاء المعادلة وحلها:
    سجل 5 25 = ب ⇒(5 1) ب = 5 2 ⇒5 ب = 5 2 ⇒ ب = 2;

  3. تلقينا الجواب: 2.

مهمة. احسب اللوغاريتم:

مهمة. احسب اللوغاريتم: سجل 4 64

  1. دعونا نتخيل القاعدة والحجة كقوة اثنين: 4 = 2 2 ; 64 = 2 6 ;
  2. لنقم بإنشاء المعادلة وحلها:
    سجل 4 64 = ب ⇒(2 2) ب = 2 6 ⇒2 2ب = 2 6 ⇒2b = 6 ⇒ ب = 3;
  3. تلقينا الجواب: 3.

مهمة. احسب اللوغاريتم: سجل 16 1

  1. دعونا نتخيل القاعدة والحجة كقوة اثنين: 16 = 2 4 ; 1 = 2 0 ;
  2. لنقم بإنشاء المعادلة وحلها:
    سجل 16 1 = ب ⇒(2 4) ب = 2 0 ⇒2 4b = 2 0 ⇒4b = 0 ⇒ ب = 0;
  3. لقد تلقينا الجواب: 0.

مهمة. احسب اللوغاريتم: سجل 7 14

  1. لنتخيل القاعدة والحجة كقوة لسبعة: 7 = 7 1 ؛ لا يمكن تمثيل 14 كقوة لسبعة، لأن 7 1< 14 < 7 2 ;
  2. ويترتب على الفقرة السابقة أن اللوغاريتم لا يحسب؛
  3. الجواب هو لا تغيير: سجل 7 14.

ملاحظة صغيرة على المثال الأخير. كيف يمكنك التأكد من أن الرقم ليس قوة دقيقة لرقم آخر؟ الأمر بسيط جدًا، ما عليك سوى تحليله إلى عوامل أولية. إذا كان للتمدد عاملين مختلفين على الأقل، فإن الرقم ليس قوة محددة.

مهمة. معرفة ما إذا كانت الأرقام هي القوى الدقيقة: 8؛ 48؛ 81؛ 35؛ 14.

8 = 2 · 2 · 2 = 2 3 - الدرجة الدقيقة، لأن هناك مضاعف واحد فقط؛
48 = 6 · 8 = 3 · 2 · 2 · 2 · 2 = 3 · 2 4 - ليست قوة دقيقة، حيث أن هناك عاملين: 3 و 2؛
81 = 9 · 9 = 3 · 3 · 3 · 3 = 3 4 - الدرجة الدقيقة؛
35 = 7 · 5 - مرة أخرى ليست قوة محددة؛
14 = 7 · 2 - مرة أخرى ليست درجة محددة؛

لاحظ أيضًا أن الأعداد الأولية نفسها هي دائمًا قوى دقيقة لذاتها.

اللوغاريتم العشري

بعض اللوغاريتمات شائعة جدًا بحيث يكون لها اسم ورمز خاصان.

الوسيطة x هي اللوغاريتم للأساس 10، أي. القوة التي يجب رفع الرقم 10 إليها للحصول على الرقم x. التسمية: إل جي إكس.

على سبيل المثال، سجل 10 = 1؛ إل جي 100 = 2; إل جي 1000 = 3 - إلخ.

من الآن فصاعدًا، عندما تظهر عبارة مثل "Find lg 0.01" في كتاب مدرسي، فاعلم أن هذا ليس خطأ مطبعي. هذا هو اللوغاريتم العشري. ومع ذلك، إذا لم تكن على دراية بهذا الترميز، فيمكنك دائمًا إعادة كتابته:
سجل س = سجل 10 س

كل ما ينطبق على اللوغاريتمات العادية ينطبق أيضًا على اللوغاريتمات العشرية.

اللوغاريتم الطبيعي

هناك لوغاريتم آخر له تسمية خاصة به. في بعض النواحي، يكون أكثر أهمية من العلامة العشرية. نحن نتحدث عن اللوغاريتم الطبيعي.

الوسيطة x هي اللوغاريتم للأساس e، أي. القوة التي يجب رفع الرقم e إليها للحصول على الرقم x. التعيين: ln x.

سوف يتساءل الكثير من الناس: ما هو الرقم e؟ هذا رقم غير نسبي، ولا يمكن العثور على قيمته الدقيقة وكتابتها. سأقدم الأرقام الأولى فقط:
ه = 2.718281828459…

لن نخوض في التفاصيل حول ماهية هذا الرقم وسبب الحاجة إليه. فقط تذكر أن e هو أساس اللوغاريتم الطبيعي:
ln x = سجل e x

وهكذا ln e = 1؛ لن ه 2 = 2؛ لن ه 16 = 16 - الخ ومن ناحية أخرى، ln 2 هو عدد غير نسبي. بشكل عام، اللوغاريتم الطبيعي لأي رقم نسبي هو غير منطقي. باستثناء واحد بالطبع: ln 1 = 0.

بالنسبة للوغاريتمات الطبيعية، فإن جميع القواعد الصحيحة للوغاريتمات العادية صالحة.

أنظر أيضا:

اللوغاريتم. خصائص اللوغاريتم (قوة اللوغاريتم).

كيفية تمثيل رقم على شكل لوغاريتم؟

نستخدم تعريف اللوغاريتم.

اللوغاريتم هو الأس الذي يجب رفع الأساس إليه للحصول على الرقم تحت علامة اللوغاريتم.

وبالتالي، لتمثيل رقم معين c باعتباره لوغاريتم للأساس a، تحتاج إلى وضع قوة لها نفس الأساس مثل قاعدة اللوغاريتم تحت علامة اللوغاريتم، وكتابة هذا الرقم c باعتباره الأس:

يمكن تمثيل أي رقم على الإطلاق لوغاريتم - موجب، سالب، عدد صحيح، كسري، عقلاني، غير عقلاني:

لكي لا تخلط بين أ و ج في ظل الظروف العصيبة للاختبار أو الامتحان، يمكنك استخدام قاعدة الحفظ التالية:

ما هو أدناه يهبط، وما هو فوق يرتفع.

على سبيل المثال، تحتاج إلى تمثيل الرقم 2 على هيئة لوغاريتم للأساس 3.

لدينا رقمان - 2 و 3. هذان الرقمان هما الأساس والأس، وسنكتبهما تحت علامة اللوغاريتم. ويبقى تحديد أي من هذه الأرقام يجب كتابته، إلى قاعدة الدرجة، وأي منها يجب كتابته، إلى الأس.

الأساس 3 في تدوين اللوغاريتم موجود في الأسفل، مما يعني أنه عندما نمثل اثنين كوغاريتم للأساس 3، سنكتب أيضًا 3 للأساس.

2 أعلى من الثلاثة. وفي إشارة إلى الدرجة الثانية نكتب فوق الثلاثة، أي كأساس:

اللوغاريتمات. مستوى اول.

اللوغاريتمات

اللوغاريتمرقم موجب، عدد إيجابي بمرتكز على أ، أين أ > 0، أ ≠ 1، يسمى الأس الذي يجب رفع الرقم إليه أ، ليحصل ب.

تعريف اللوغاريتميمكن كتابتها باختصار مثل هذا:

هذه المساواة صالحة ل ب > 0، أ > 0، أ ≠ 1.وعادة ما يطلق عليه الهوية اللوغاريتمية.
تسمى عملية إيجاد لوغاريتم الرقم بواسطة اللوغاريتم.

خصائص اللوغاريتمات:

لوغاريتم المنتج:

لوغاريتم الحاصل:

استبدال قاعدة اللوغاريتم:

لوغاريتم الدرجة:

لوغاريتم الجذر:

اللوغاريتم مع قاعدة الطاقة:





اللوغاريتمات العشرية والطبيعية.

اللوغاريتم العشريالأرقام تسمي لوغاريتم هذا الرقم بالأساس 10 وتكتب   lg ب
اللوغاريتم الطبيعيتسمى الأرقام لوغاريتم هذا الرقم للأساس ه، أين ه- رقم غير منطقي يساوي 2.7 تقريبًا. وفي نفس الوقت يكتبون ln ب.

ملاحظات أخرى على الجبر والهندسة

الخصائص الأساسية للوغاريتمات

الخصائص الأساسية للوغاريتمات

اللوغاريتمات، مثل أي أرقام، يمكن جمعها وطرحها وتحويلها بكل الطرق. ولكن بما أن اللوغاريتمات ليست أرقامًا عادية تمامًا، فهناك قواعد تسمى هنا الخصائص الرئيسية.

تحتاج بالتأكيد إلى معرفة هذه القواعد - بدونها، لا يمكن حل أي مشكلة لوغاريتمية خطيرة. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدد قليل جدًا منهم - يمكنك تعلم كل شيء في يوم واحد. اذا هيا بنا نبدأ.

جمع وطرح اللوغاريتمات

فكر في لوغاريتمين لهما نفس الأساس: log a x وlog a y. ومن ثم يمكن إضافتها وطرحها، و:

  1. سجل أ x + سجل ص = سجل أ (س ص)؛
  2. سجل أ س - سجل ص = سجل أ (س: ص).

إذن، مجموع اللوغاريتمات يساوي لوغاريتم حاصل الضرب، والفرق يساوي لوغاريتم حاصل القسمة. يرجى ملاحظة: النقطة الأساسية هنا هي أسباب متطابقة. إذا اختلفت الأسباب فلا تصلح هذه القواعد!

ستساعدك هذه الصيغ في حساب التعبير اللوغاريتمي حتى عندما لا يتم أخذ أجزائه الفردية في الاعتبار (راجع الدرس "ما هو اللوغاريتم"). ألقِ نظرة على الأمثلة وانظر:

سجل 6 4 + سجل 6 9.

بما أن اللوغاريتمات لها نفس الأساس، فإننا نستخدم صيغة الجمع:
سجل 6 4 + سجل 6 9 = سجل 6 (4 9) = سجل 6 36 = 2.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log 2 48 − log 2 3.

القواعد هي نفسها، نستخدم صيغة الفرق:
سجل 2 48 - سجل 2 3 = سجل 2 (48: 3) = سجل 2 16 = 4.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log 3 135 − log 3 5.

مرة أخرى القواعد هي نفسها، لذلك لدينا:
سجل 3 135 - سجل 3 5 = سجل 3 (135: 5) = سجل 3 27 = 3.

كما ترون، تتكون التعبيرات الأصلية من لوغاريتمات "سيئة"، والتي لا يتم حسابها بشكل منفصل. ولكن بعد التحويلات يتم الحصول على أرقام طبيعية تماما. وتستند العديد من الاختبارات على هذه الحقيقة. نعم، يتم تقديم التعبيرات الشبيهة بالاختبار بكل جدية (أحيانًا بدون أي تغييرات تقريبًا) في امتحان الدولة الموحدة.

استخراج الأس من اللوغاريتم

الآن دعونا نعقد المهمة قليلاً. ماذا لو كانت قاعدة أو وسيطة اللوغاريتم قوة؟ ومن ثم يمكن إخراج أس هذه الدرجة من إشارة اللوغاريتم وفق القواعد التالية:

ومن السهل أن نرى أن القاعدة الأخيرة تتبع القاعدتين الأوليين. ولكن من الأفضل أن تتذكرها على أي حال - ففي بعض الحالات سوف تقلل بشكل كبير من كمية العمليات الحسابية.

بالطبع، كل هذه القواعد تكون منطقية إذا تمت ملاحظة ODZ للوغاريتم: a > 0, a ≠ 1, x > 0. وشيء آخر: تعلم كيفية تطبيق جميع الصيغ ليس فقط من اليسار إلى اليمين، ولكن أيضًا العكس. ، أي. يمكنك إدخال الأرقام قبل تسجيل اللوغاريتم في اللوغاريتم نفسه.

كيفية حل اللوغاريتمات

وهذا هو المطلوب في أغلب الأحيان.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log 7 49 6 .

دعونا نتخلص من الدرجة في الوسيطة باستخدام الصيغة الأولى:
سجل 7 49 6 = 6 سجل 7 49 = 6 2 = 12

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

لاحظ أن المقام يحتوي على لوغاريتم، قاعدته ووسيطه عبارة عن قوى دقيقة: 16 = 2 4 ; 49 = 7 2. لدينا:

أعتقد أن المثال الأخير يتطلب بعض التوضيح. أين ذهبت اللوغاريتمات؟ حتى اللحظة الأخيرة نحن نعمل فقط مع القاسم. لقد قدمنا ​​أساس ووسيطة اللوغاريتم الموجود هناك في شكل قوى وأخرجنا الأسس - لقد حصلنا على كسر "من ثلاثة طوابق".

الآن دعونا نلقي نظرة على الكسر الرئيسي. يحتوي البسط والمقام على نفس الرقم: log 2 7. بما أن log 2 7 ≠ 0، يمكننا تبسيط الكسر - سيبقى 2/4 في المقام. ووفقا للقواعد الحسابية، يمكن نقل الأربعة إلى البسط، وهذا ما تم. وكانت النتيجة الجواب: 2.

الانتقال إلى أساس جديد

عند الحديث عن قواعد جمع وطرح اللوغاريتمات، أكدت على وجه التحديد أنها تعمل فقط مع نفس القواعد. وماذا لو كانت الأسباب مختلفة؟ ماذا لو لم تكن صلاحيات محددة لنفس العدد؟

تأتي صيغ الانتقال إلى أساس جديد للإنقاذ. دعونا صياغتها في شكل نظرية:

دع اللوغاريتم يسجل x يعطى. ثم بالنسبة لأي رقم c بحيث يكون c > 0 و c ≠ 1، تكون المساواة صحيحة:

على وجه الخصوص، إذا وضعنا c = x، نحصل على:

ويترتب على الصيغة الثانية أنه يمكن تبديل أساس ووسيطة اللوغاريتم، ولكن في هذه الحالة يتم "قلب" التعبير بأكمله، أي. يظهر اللوغاريتم في المقام.

نادرًا ما توجد هذه الصيغ في التعبيرات الرقمية العادية. من الممكن تقييم مدى ملاءمتها فقط عند حل المعادلات اللوغاريتمية والمتباينات.

لكن هناك مشاكل لا يمكن حلها على الإطلاق إلا بالانتقال إلى أساس جديد. دعونا نلقي نظرة على اثنين من هذه:

مهمة. أوجد قيمة التعبير: سجل 5 16 سجل 2 25.

لاحظ أن وسيطات كلا اللوغاريتمات تحتوي على قوى دقيقة. لنأخذ المؤشرات: log 5 16 = log 5 2 4 = 4log 5 2; سجل 2 25 = سجل 2 5 2 = 2سجل 2 5;

الآن دعونا "نعكس" اللوغاريتم الثاني:

وبما أن حاصل الضرب لا يتغير عند إعادة ترتيب العوامل، فقد ضربنا أربعة في اثنين بهدوء، ثم تعاملنا مع اللوغاريتمات.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log 9 100 lg 3.

أساس ووسيطة اللوغاريتم الأول هما القوى الدقيقة. دعنا نكتب هذا ونتخلص من المؤشرات:

الآن دعونا نتخلص من اللوغاريتم العشري بالانتقال إلى قاعدة جديدة:

الهوية اللوغاريتمية الأساسية

في كثير من الأحيان، في عملية الحل، من الضروري تمثيل رقم على هيئة لوغاريتم لقاعدة معينة.

في هذه الحالة، سوف تساعدنا الصيغ التالية:

في الحالة الأولى، يصبح الرقم n هو الأس في الوسيطة. يمكن أن يكون الرقم n أي شيء على الإطلاق، لأنه مجرد قيمة لوغاريتمية.

الصيغة الثانية هي في الواقع تعريف معاد صياغته. وهذا ما يسمى : .

في الواقع، ماذا يحدث إذا تم رفع الرقم b إلى قوة بحيث يعطي الرقم b إلى هذه القوة الرقم a؟ هذا صحيح: النتيجة هي نفس الرقم أ. اقرأ هذه الفقرة بعناية مرة أخرى - كثير من الناس عالقون فيها.

مثل صيغ الانتقال إلى قاعدة جديدة، تكون الهوية اللوغاريتمية الأساسية في بعض الأحيان هي الحل الوحيد الممكن.

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

لاحظ أن log 25 64 = log 5 8 - ببساطة أخذ المربع من قاعدة اللوغاريتم ووسيطه. مع الأخذ بعين الاعتبار قواعد ضرب القوى ذات الأساس نفسه، نحصل على:

إذا كان أي شخص لا يعرف، كانت هذه مهمة حقيقية من امتحان الدولة الموحدة :)

الوحدة اللوغاريتمية والصفر اللوغاريتمي

في الختام، سأقدم هويتين يصعب وصفهما بالخصائص - بل هما نتيجة لتعريف اللوغاريتم. إنهم يظهرون باستمرار في المشاكل، ومن المدهش أنهم يخلقون مشاكل حتى للطلاب "المتقدمين".

  1. سجل أ = 1 هو. تذكر مرة واحدة وإلى الأبد: لوغاريتم أي أساس a لهذا الأساس نفسه يساوي واحدًا.
  2. سجل 1 = 0 هو. الأساس a يمكن أن يكون أي شيء، ولكن إذا كان الوسيط يحتوي على واحد، فإن اللوغاريتم يساوي صفر! لأن 0 = 1 هو نتيجة مباشرة للتعريف.

هذا كل الخصائص. تأكد من ممارسة وضعها موضع التنفيذ! قم بتنزيل ورقة الغش في بداية الدرس وطباعتها وحل المشكلات.

الخصائص الرئيسية.

  1. logax + logay = loga(x y);
  2. logax - logay = loga (x: y).

أسباب متطابقة

سجل 6 4 + سجل 6 9.

الآن دعونا نعقد المهمة قليلاً.

أمثلة على حل اللوغاريتمات

ماذا لو كانت قاعدة أو وسيطة اللوغاريتم قوة؟ ومن ثم يمكن إخراج أس هذه الدرجة من إشارة اللوغاريتم وفق القواعد التالية:

بالطبع، كل هذه القواعد تكون منطقية إذا تمت ملاحظة ODZ للوغاريتم: a > 0, a ≠ 1, x >

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

الانتقال إلى أساس جديد

دع اللوغاريتم يعطى. ثم بالنسبة لأي رقم c بحيث يكون c > 0 و c ≠ 1، تكون المساواة صحيحة:

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

أنظر أيضا:


الخصائص الأساسية للوغاريتم

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.



الأس هو 2.718281828…. لتذكر الأس، يمكنك دراسة القاعدة: الأس يساوي 2.7 ومرتين سنة ميلاد ليو نيكولايفيتش تولستوي.

الخصائص الأساسية للوغاريتمات

بمعرفة هذه القاعدة، ستعرف القيمة الدقيقة للأس وتاريخ ميلاد ليو تولستوي.


أمثلة على اللوغاريتمات

التعبيرات اللوغاريتمية

مثال 1.
أ). س=10أك^2 (أ>0,ج>0).

باستخدام الخصائص 3.5 نحسب

2.

3.

4. أين .



مثال 2. ابحث عن x if


مثال 3. دع قيمة اللوغاريتمات تعطى

احسب السجل (x) إذا




الخصائص الأساسية للوغاريتمات

اللوغاريتمات، مثل أي أرقام، يمكن جمعها وطرحها وتحويلها بكل الطرق. ولكن بما أن اللوغاريتمات ليست أرقامًا عادية تمامًا، فهناك قواعد تسمى هنا الخصائص الرئيسية.

تحتاج بالتأكيد إلى معرفة هذه القواعد - بدونها، لا يمكن حل أي مشكلة لوغاريتمية خطيرة. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدد قليل جدًا منهم - يمكنك تعلم كل شيء في يوم واحد. اذا هيا بنا نبدأ.

جمع وطرح اللوغاريتمات

فكر في لوغاريتمين لهما نفس الأساس: logax وlogay. ومن ثم يمكن إضافتها وطرحها، و:

  1. logax + logay = loga(x y);
  2. logax - logay = loga (x: y).

إذن، مجموع اللوغاريتمات يساوي لوغاريتم حاصل الضرب، والفرق يساوي لوغاريتم حاصل القسمة. يرجى ملاحظة: النقطة الأساسية هنا هي أسباب متطابقة. إذا اختلفت الأسباب فلا تصلح هذه القواعد!

ستساعدك هذه الصيغ في حساب التعبير اللوغاريتمي حتى عندما لا يتم أخذ أجزائه الفردية في الاعتبار (راجع الدرس "ما هو اللوغاريتم"). ألقِ نظرة على الأمثلة وانظر:

بما أن اللوغاريتمات لها نفس الأساس، فإننا نستخدم صيغة الجمع:
سجل6 4 + سجل6 9 = سجل6 (4 9) = سجل6 36 = 2.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log2 48 − log2 3.

القواعد هي نفسها، نستخدم صيغة الفرق:
سجل2 48 - سجل2 3 = سجل2 (48: 3) = سجل2 16 = 4.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log3 135 - log3 5.

مرة أخرى القواعد هي نفسها، لذلك لدينا:
log3 135 - log3 5 = log3 (135: 5) = log3 27 = 3.

كما ترون، تتكون التعبيرات الأصلية من لوغاريتمات "سيئة"، والتي لا يتم حسابها بشكل منفصل. ولكن بعد التحويلات يتم الحصول على أرقام طبيعية تماما. وتستند العديد من الاختبارات على هذه الحقيقة. نعم، يتم تقديم التعبيرات الشبيهة بالاختبار بكل جدية (أحيانًا بدون أي تغييرات تقريبًا) في امتحان الدولة الموحدة.

استخراج الأس من اللوغاريتم

ومن السهل أن نرى أن القاعدة الأخيرة تتبع القاعدتين الأوليين. ولكن من الأفضل أن تتذكرها على أي حال - ففي بعض الحالات سوف تقلل بشكل كبير من كمية العمليات الحسابية.

بالطبع، كل هذه القواعد تكون منطقية إذا تمت ملاحظة ODZ للوغاريتم: a > 0, a ≠ 1, x > 0. وشيء آخر: تعلم كيفية تطبيق جميع الصيغ ليس فقط من اليسار إلى اليمين، ولكن أيضًا العكس. ، أي. يمكنك إدخال الأرقام قبل تسجيل اللوغاريتم في اللوغاريتم نفسه. وهذا هو المطلوب في أغلب الأحيان.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log7 496.

دعونا نتخلص من الدرجة في الوسيطة باستخدام الصيغة الأولى:
log7 496 = 6 log7 49 = 6 2 = 12

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

لاحظ أن المقام يحتوي على لوغاريتم، قاعدته ووسيطه عبارة عن قوى دقيقة: 16 = 24؛ 49 = 72. لدينا:

أعتقد أن المثال الأخير يتطلب بعض التوضيح. أين ذهبت اللوغاريتمات؟ حتى اللحظة الأخيرة نحن نعمل فقط مع القاسم.

صيغ اللوغاريتم. اللوغاريتمات أمثلة الحلول

لقد قدمنا ​​أساس ووسيطة اللوغاريتم الموجود هناك في شكل قوى وأخرجنا الأسس - لقد حصلنا على كسر "من ثلاثة طوابق".

الآن دعونا نلقي نظرة على الكسر الرئيسي. يحتوي البسط والمقام على نفس الرقم: log2 7. بما أن log2 7 ≠ 0، يمكننا تبسيط الكسر - سيبقى 2/4 في المقام. ووفقا للقواعد الحسابية، يمكن نقل الأربعة إلى البسط، وهذا ما تم. وكانت النتيجة الجواب: 2.

الانتقال إلى أساس جديد

عند الحديث عن قواعد جمع وطرح اللوغاريتمات، أكدت على وجه التحديد أنها تعمل فقط مع نفس القواعد. وماذا لو كانت الأسباب مختلفة؟ ماذا لو لم تكن صلاحيات محددة لنفس العدد؟

تأتي صيغ الانتقال إلى أساس جديد للإنقاذ. دعونا صياغتها في شكل نظرية:

دع اللوغاريتم يعطى. ثم بالنسبة لأي رقم c بحيث يكون c > 0 و c ≠ 1، تكون المساواة صحيحة:

على وجه الخصوص، إذا وضعنا c = x، نحصل على:

ويترتب على الصيغة الثانية أنه يمكن تبديل أساس ووسيطة اللوغاريتم، ولكن في هذه الحالة يتم "قلب" التعبير بأكمله، أي. يظهر اللوغاريتم في المقام.

نادرًا ما توجد هذه الصيغ في التعبيرات الرقمية العادية. من الممكن تقييم مدى ملاءمتها فقط عند حل المعادلات اللوغاريتمية والمتباينات.

لكن هناك مشاكل لا يمكن حلها على الإطلاق إلا بالانتقال إلى أساس جديد. دعونا نلقي نظرة على اثنين من هذه:

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log5 16 log2 25.

لاحظ أن وسيطات كلا اللوغاريتمات تحتوي على قوى دقيقة. لنأخذ المؤشرات: log5 16 = log5 24 = 4log5 2; log2 25 = log2 52 = 2log2 5;

الآن دعونا "نعكس" اللوغاريتم الثاني:

وبما أن حاصل الضرب لا يتغير عند إعادة ترتيب العوامل، فقد ضربنا أربعة في اثنين بهدوء، ثم تعاملنا مع اللوغاريتمات.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log9 100 lg 3.

أساس ووسيطة اللوغاريتم الأول هما القوى الدقيقة. دعنا نكتب هذا ونتخلص من المؤشرات:

الآن دعونا نتخلص من اللوغاريتم العشري بالانتقال إلى قاعدة جديدة:

الهوية اللوغاريتمية الأساسية

في كثير من الأحيان، في عملية الحل، من الضروري تمثيل رقم على هيئة لوغاريتم لقاعدة معينة. في هذه الحالة، سوف تساعدنا الصيغ التالية:

في الحالة الأولى، يصبح الرقم n هو الأس في الوسيطة. يمكن أن يكون الرقم n أي شيء على الإطلاق، لأنه مجرد قيمة لوغاريتمية.

الصيغة الثانية هي في الواقع تعريف معاد صياغته. وهذا ما يسمى : .

في الواقع، ماذا يحدث إذا تم رفع الرقم b إلى قوة بحيث يعطي الرقم b إلى هذه القوة الرقم a؟ هذا صحيح: النتيجة هي نفس الرقم أ. اقرأ هذه الفقرة بعناية مرة أخرى - كثير من الناس عالقون فيها.

مثل صيغ الانتقال إلى قاعدة جديدة، تكون الهوية اللوغاريتمية الأساسية في بعض الأحيان هي الحل الوحيد الممكن.

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

لاحظ أن log25 64 = log5 8 - ببساطة أخذ المربع من قاعدة اللوغاريتم ووسيطه. مع الأخذ بعين الاعتبار قواعد ضرب القوى ذات الأساس نفسه، نحصل على:

إذا كان أي شخص لا يعرف، كانت هذه مهمة حقيقية من امتحان الدولة الموحدة :)

الوحدة اللوغاريتمية والصفر اللوغاريتمي

في الختام، سأقدم هويتين يصعب وصفهما بالخصائص - بل هما نتيجة لتعريف اللوغاريتم. إنهم يظهرون باستمرار في المشاكل، ومن المدهش أنهم يخلقون مشاكل حتى للطلاب "المتقدمين".

  1. اللوغا = 1 هو. تذكر مرة واحدة وإلى الأبد: لوغاريتم أي أساس a لهذا الأساس نفسه يساوي واحدًا.
  2. لوغا 1 = 0 هو. الأساس a يمكن أن يكون أي شيء، ولكن إذا كان الوسيط يحتوي على واحد، فإن اللوغاريتم يساوي صفر! لأن a0 = 1 هي نتيجة مباشرة للتعريف.

هذا كل الخصائص. تأكد من ممارسة وضعها موضع التنفيذ! قم بتنزيل ورقة الغش في بداية الدرس وطباعتها وحل المشكلات.

أنظر أيضا:

لوغاريتم b للأساس a يشير إلى التعبير. لحساب اللوغاريتم يعني العثور على القوة x () التي تتحقق عندها المساواة

الخصائص الأساسية للوغاريتم

من الضروري معرفة الخصائص المذكورة أعلاه، حيث يتم حل جميع المشاكل والأمثلة المتعلقة باللوغاريتمات تقريبًا على أساسها. ويمكن استخلاص بقية الخصائص الغريبة من خلال التلاعب الرياضي بهذه الصيغ

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

عند حساب صيغة مجموع وفرق اللوغاريتمات (3.4) تصادفك كثيرًا. الباقي معقد إلى حد ما، ولكن في عدد من المهام لا غنى عنها لتبسيط التعبيرات المعقدة وحساب قيمها.

الحالات الشائعة للوغاريتمات

بعض اللوغاريتمات الشائعة هي تلك التي يكون أساسها عشرة أو أسيًا أو اثنين.
عادةً ما يسمى اللوغاريتم للأساس العشري باللوغاريتم العشري ويُشار إليه ببساطة بـ lg(x).

ويتضح من التسجيل أن الأساسيات غير مكتوبة في التسجيل. على سبيل المثال

اللوغاريتم الطبيعي هو لوغاريتم قاعدته أس (يُشار إليه بالرمز ln(x)).

الأس هو 2.718281828…. لتذكر الأس، يمكنك دراسة القاعدة: الأس يساوي 2.7 ومرتين سنة ميلاد ليو نيكولايفيتش تولستوي. بمعرفة هذه القاعدة، ستعرف القيمة الدقيقة للأس وتاريخ ميلاد ليو تولستوي.

وهناك لوغاريتم مهم آخر للأساس اثنين يُشار إليه بالرمز

مشتقة لوغاريتم الدالة تساوي واحدًا مقسومًا على المتغير

يتم تحديد اللوغاريتم التكاملي أو العكسي من خلال العلاقة

المواد المقدمة كافية لك لحل فئة واسعة من المسائل المتعلقة باللوغاريتمات واللوغاريتمات. ولمساعدتك على فهم المادة، سأقدم فقط بعض الأمثلة الشائعة من المناهج المدرسية والجامعات.

أمثلة على اللوغاريتمات

التعبيرات اللوغاريتمية

مثال 1.
أ). س=10أك^2 (أ>0,ج>0).

باستخدام الخصائص 3.5 نحسب

2.
بواسطة خاصية اختلاف اللوغاريتمات لدينا

3.
باستخدام الخصائص 3.5 نجد

4. أين .

يتم تبسيط التعبير الذي يبدو معقدًا إلى شكل باستخدام عدد من القواعد

إيجاد القيم اللوغاريتمية

مثال 2. ابحث عن x if

حل. للحساب، نطبق على خصائص الحد الأخير 5 و13

نسجله ونحزن

بما أن الأساسات متساوية، فإننا نساوي التعبيرات

اللوغاريتمات. مستوى اول.

دع قيمة اللوغاريتمات تعطى

احسب السجل (x) إذا

الحل: لنأخذ لوغاريتم المتغير لنكتب اللوغاريتم من خلال مجموع حدوده


هذه مجرد بداية للتعرف على اللوغاريتمات وخصائصها. تدرب على العمليات الحسابية، وقم بإثراء مهاراتك العملية - ستحتاج قريبًا إلى المعرفة التي تكتسبها لحل المعادلات اللوغاريتمية. بعد دراسة الطرق الأساسية لحل هذه المعادلات، سنوسع معرفتك إلى موضوع آخر لا يقل أهمية - المتباينات اللوغاريتمية...

الخصائص الأساسية للوغاريتمات

اللوغاريتمات، مثل أي أرقام، يمكن جمعها وطرحها وتحويلها بكل الطرق. ولكن بما أن اللوغاريتمات ليست أرقامًا عادية تمامًا، فهناك قواعد تسمى هنا الخصائص الرئيسية.

تحتاج بالتأكيد إلى معرفة هذه القواعد - بدونها، لا يمكن حل أي مشكلة لوغاريتمية خطيرة. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدد قليل جدًا منهم - يمكنك تعلم كل شيء في يوم واحد. اذا هيا بنا نبدأ.

جمع وطرح اللوغاريتمات

فكر في لوغاريتمين لهما نفس الأساس: logax وlogay. ومن ثم يمكن إضافتها وطرحها، و:

  1. logax + logay = loga(x y);
  2. logax - logay = loga (x: y).

إذن، مجموع اللوغاريتمات يساوي لوغاريتم حاصل الضرب، والفرق يساوي لوغاريتم حاصل القسمة. يرجى ملاحظة: النقطة الأساسية هنا هي أسباب متطابقة. إذا اختلفت الأسباب فلا تصلح هذه القواعد!

ستساعدك هذه الصيغ في حساب التعبير اللوغاريتمي حتى عندما لا يتم أخذ أجزائه الفردية في الاعتبار (راجع الدرس "ما هو اللوغاريتم"). ألقِ نظرة على الأمثلة وانظر:

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log6 4 + log6 9.

بما أن اللوغاريتمات لها نفس الأساس، فإننا نستخدم صيغة الجمع:
سجل6 4 + سجل6 9 = سجل6 (4 9) = سجل6 36 = 2.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log2 48 − log2 3.

القواعد هي نفسها، نستخدم صيغة الفرق:
سجل2 48 - سجل2 3 = سجل2 (48: 3) = سجل2 16 = 4.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log3 135 - log3 5.

مرة أخرى القواعد هي نفسها، لذلك لدينا:
log3 135 - log3 5 = log3 (135: 5) = log3 27 = 3.

كما ترون، تتكون التعبيرات الأصلية من لوغاريتمات "سيئة"، والتي لا يتم حسابها بشكل منفصل. ولكن بعد التحويلات يتم الحصول على أرقام طبيعية تماما. وتستند العديد من الاختبارات على هذه الحقيقة. نعم، يتم تقديم التعبيرات الشبيهة بالاختبار بكل جدية (أحيانًا بدون أي تغييرات تقريبًا) في امتحان الدولة الموحدة.

استخراج الأس من اللوغاريتم

الآن دعونا نعقد المهمة قليلاً. ماذا لو كانت قاعدة أو وسيطة اللوغاريتم قوة؟ ومن ثم يمكن إخراج أس هذه الدرجة من إشارة اللوغاريتم وفق القواعد التالية:

ومن السهل أن نرى أن القاعدة الأخيرة تتبع القاعدتين الأوليين. ولكن من الأفضل أن تتذكرها على أي حال - ففي بعض الحالات سوف تقلل بشكل كبير من كمية العمليات الحسابية.

بالطبع، كل هذه القواعد تكون منطقية إذا تمت ملاحظة ODZ للوغاريتم: a > 0, a ≠ 1, x > 0. وشيء آخر: تعلم كيفية تطبيق جميع الصيغ ليس فقط من اليسار إلى اليمين، ولكن أيضًا العكس. ، أي. يمكنك إدخال الأرقام قبل تسجيل اللوغاريتم في اللوغاريتم نفسه.

كيفية حل اللوغاريتمات

وهذا هو المطلوب في أغلب الأحيان.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log7 496.

دعونا نتخلص من الدرجة في الوسيطة باستخدام الصيغة الأولى:
log7 496 = 6 log7 49 = 6 2 = 12

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

لاحظ أن المقام يحتوي على لوغاريتم، قاعدته ووسيطه عبارة عن قوى دقيقة: 16 = 24؛ 49 = 72. لدينا:

أعتقد أن المثال الأخير يتطلب بعض التوضيح. أين ذهبت اللوغاريتمات؟ حتى اللحظة الأخيرة نحن نعمل فقط مع القاسم. لقد قدمنا ​​أساس ووسيطة اللوغاريتم الموجود هناك في شكل قوى وأخرجنا الأسس - لقد حصلنا على كسر "من ثلاثة طوابق".

الآن دعونا نلقي نظرة على الكسر الرئيسي. يحتوي البسط والمقام على نفس الرقم: log2 7. بما أن log2 7 ≠ 0، يمكننا تبسيط الكسر - سيبقى 2/4 في المقام. ووفقا للقواعد الحسابية، يمكن نقل الأربعة إلى البسط، وهذا ما تم. وكانت النتيجة الجواب: 2.

الانتقال إلى أساس جديد

عند الحديث عن قواعد جمع وطرح اللوغاريتمات، أكدت على وجه التحديد أنها تعمل فقط مع نفس القواعد. وماذا لو كانت الأسباب مختلفة؟ ماذا لو لم تكن صلاحيات محددة لنفس العدد؟

تأتي صيغ الانتقال إلى أساس جديد للإنقاذ. دعونا صياغتها في شكل نظرية:

دع اللوغاريتم يعطى. ثم بالنسبة لأي رقم c بحيث يكون c > 0 و c ≠ 1، تكون المساواة صحيحة:

على وجه الخصوص، إذا وضعنا c = x، نحصل على:

ويترتب على الصيغة الثانية أنه يمكن تبديل أساس ووسيطة اللوغاريتم، ولكن في هذه الحالة يتم "قلب" التعبير بأكمله، أي. يظهر اللوغاريتم في المقام.

نادرًا ما توجد هذه الصيغ في التعبيرات الرقمية العادية. من الممكن تقييم مدى ملاءمتها فقط عند حل المعادلات اللوغاريتمية والمتباينات.

لكن هناك مشاكل لا يمكن حلها على الإطلاق إلا بالانتقال إلى أساس جديد. دعونا نلقي نظرة على اثنين من هذه:

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log5 16 log2 25.

لاحظ أن وسيطات كلا اللوغاريتمات تحتوي على قوى دقيقة. لنأخذ المؤشرات: log5 16 = log5 24 = 4log5 2; log2 25 = log2 52 = 2log2 5;

الآن دعونا "نعكس" اللوغاريتم الثاني:

وبما أن حاصل الضرب لا يتغير عند إعادة ترتيب العوامل، فقد ضربنا أربعة في اثنين بهدوء، ثم تعاملنا مع اللوغاريتمات.

مهمة. أوجد قيمة التعبير: log9 100 lg 3.

أساس ووسيطة اللوغاريتم الأول هما القوى الدقيقة. دعنا نكتب هذا ونتخلص من المؤشرات:

الآن دعونا نتخلص من اللوغاريتم العشري بالانتقال إلى قاعدة جديدة:

الهوية اللوغاريتمية الأساسية

في كثير من الأحيان، في عملية الحل، من الضروري تمثيل رقم على هيئة لوغاريتم لقاعدة معينة. في هذه الحالة، سوف تساعدنا الصيغ التالية:

في الحالة الأولى، يصبح الرقم n هو الأس في الوسيطة. يمكن أن يكون الرقم n أي شيء على الإطلاق، لأنه مجرد قيمة لوغاريتمية.

الصيغة الثانية هي في الواقع تعريف معاد صياغته. وهذا ما يسمى : .

في الواقع، ماذا يحدث إذا تم رفع الرقم b إلى قوة بحيث يعطي الرقم b إلى هذه القوة الرقم a؟ هذا صحيح: النتيجة هي نفس الرقم أ. اقرأ هذه الفقرة بعناية مرة أخرى - كثير من الناس عالقون فيها.

مثل صيغ الانتقال إلى قاعدة جديدة، تكون الهوية اللوغاريتمية الأساسية في بعض الأحيان هي الحل الوحيد الممكن.

مهمة. ابحث عن معنى العبارة:

لاحظ أن log25 64 = log5 8 - ببساطة أخذ المربع من قاعدة اللوغاريتم ووسيطه. مع الأخذ بعين الاعتبار قواعد ضرب القوى ذات الأساس نفسه، نحصل على:

إذا كان أي شخص لا يعرف، كانت هذه مهمة حقيقية من امتحان الدولة الموحدة :)

الوحدة اللوغاريتمية والصفر اللوغاريتمي

في الختام، سأقدم هويتين يصعب وصفهما بالخصائص - بل هما نتيجة لتعريف اللوغاريتم. إنهم يظهرون باستمرار في المشاكل، ومن المدهش أنهم يخلقون مشاكل حتى للطلاب "المتقدمين".

  1. اللوغا = 1 هو. تذكر مرة واحدة وإلى الأبد: لوغاريتم أي أساس a لهذا الأساس نفسه يساوي واحدًا.
  2. لوغا 1 = 0 هو. الأساس a يمكن أن يكون أي شيء، ولكن إذا كان الوسيط يحتوي على واحد، فإن اللوغاريتم يساوي صفر! لأن a0 = 1 هي نتيجة مباشرة للتعريف.

هذا كل الخصائص. تأكد من ممارسة وضعها موضع التنفيذ! قم بتنزيل ورقة الغش في بداية الدرس وطباعتها وحل المشكلات.