Grįžti į temą

Logaritminė funkcija

Orientacinė trukmė: ~20 min

Logaritminė funkcija

Logaritmo apibrėžimas

Logaritmas – tai laipsnio rodiklis, kurį reikia pritaikyti pagrindui a, kad gautume skaičių b.

log⁡ab=c⟺ac=b\log_a b = c \quad \Longleftrightarrow \quad a^c = b

kur a > 0, a ≠ 1 (pagrindas) ir b > 0 (logaritmuojamasis skaičius).

Pavyzdys 1: log⁡28=3\log_2 8 = 3, nes 23=82^3 = 8.

Pavyzdys 2: log⁡319=−2\log_3 \frac{1}{9} = -2, nes 3−2=193^{-2} = \frac{1}{9}.

Pavyzdys 3: log⁡51=0\log_5 1 = 0, nes 50=15^0 = 1.

Pavyzdys 4: log⁡101000=3\log_{10} 1000 = 3, nes 103=100010^3 = 1000.

Specialūs logaritmai

ŽymėjimasPavadinimasPagrindas
lg⁡x\lg x arba log⁡x\log xDešimtainis logaritmasa=10a = 10
ln⁡x\ln xNatūralusis logaritmasa=e≈2,718a = e \approx 2{,}718

Pagrindinės logaritmų savybės

Tegul a>0a > 0, a≠1a \neq 1, x>0x > 0, y>0y > 0.

log⁡a1=0(nes a0=1)\log_a 1 = 0 \quad \text{(nes } a^0 = 1\text{)}

log⁡aa=1(nes a1=a)\log_a a = 1 \quad \text{(nes } a^1 = a\text{)}

alog⁡ax=xa^{\log_a x} = x

log⁡aan=n\log_a a^n = n


Logaritmų taisyklės

Sandaugos logaritmas

log⁡a(x⋅y)=log⁡ax+log⁡ay\log_a(x \cdot y) = \log_a x + \log_a y

Pavyzdys 5: log⁡2(8⋅4)=log⁡28+log⁡24=3+2=5\log_2(8 \cdot 4) = \log_2 8 + \log_2 4 = 3 + 2 = 5

Dalmens logaritmas

log⁡axy=log⁡ax−log⁡ay\log_a\frac{x}{y} = \log_a x - \log_a y

Pavyzdys 6: log⁡3813=log⁡381−log⁡33=4−1=3\log_3\frac{81}{3} = \log_3 81 - \log_3 3 = 4 - 1 = 3

Laipsnio logaritmas

log⁡axn=n⋅log⁡ax\log_a x^n = n \cdot \log_a x

Pavyzdys 7: log⁡245=5⋅log⁡24=5⋅2=10\log_2 4^5 = 5 \cdot \log_2 4 = 5 \cdot 2 = 10

Pagrindo keitimo formulė

log⁡ab=log⁡cblog⁡ca=ln⁡bln⁡a\log_a b = \frac{\log_c b}{\log_c a} = \frac{\ln b}{\ln a}

Pavyzdys 8: log⁡27=ln⁡7ln⁡2≈1,9460,693≈2,807\log_2 7 = \frac{\ln 7}{\ln 2} \approx \frac{1{,}946}{0{,}693} \approx 2{,}807

Naudinga tapatybė

log⁡ab=1log⁡ba\log_a b = \frac{1}{\log_b a}


Logaritminės funkcijos grafikas ir savybės

Logaritminė funkcija – tai funkcija:

y=log⁡axy = \log_a x

Savybėa>1a > 10<a<10 < a < 1
Apibrėžimo sritisx>0x > 0x>0x > 0
Reikšmių sritisR\mathbb{R}R\mathbb{R}
MonotoniškumasDidėjantiMažėjanti
Kai x=1x = 1y=0y = 0y=0y = 0
Kai x=ax = ay=1y = 1y=1y = 1
Kai x→0+x \to 0^+y→−∞y \to -\inftyy→+∞y \to +\infty
Kai x→+∞x \to +\inftyy→+∞y \to +\inftyy→−∞y \to -\infty
Asimptotėx=0x = 0 (y ašis)x=0x = 0 (y ašis)

Svarbu:

  • Grafikas visada kerta x ašį taške (1; 0), nes log⁡a1=0\log_a 1 = 0.
  • Grafikas visada kerta tašką (a; 1), nes log⁡aa=1\log_a a = 1.
  • Funkcija apibrėžta tik kai x > 0 – nėra logaritmo iš neigiamo skaičiaus ar nulio.

Ryšys su eksponentine funkcija

Logaritminė funkcija y=log⁡axy = \log_a x yra atvirkštinė eksponentinei funkcijai y=axy = a^x.

y=ax⟺x=log⁡ayy = a^x \quad \Longleftrightarrow \quad x = \log_a y

Grafikai yra simetriški tiesės y=xy = x atžvilgiu.

Pavyzdys 9: Funkcija y=2xy = 2^x ir y=log⁡2xy = \log_2 x yra atvirkštinės. Jei taškas (3;8)(3; 8) priklauso y=2xy = 2^x grafikui, tai taškas (8;3)(8; 3) priklauso y=log⁡2xy = \log_2 x grafikui.


Logaritminių lygčių sprendimas

Tiesioginė logaritmo apibrėžtis

Iš log⁡af(x)=b\log_a f(x) = b gauname f(x)=abf(x) = a^b, jei f(x)>0f(x) > 0.

Pavyzdys 10: log⁡3(2x+1)=2\log_3(2x + 1) = 2

2x+1=32=92x + 1 = 3^2 = 9

2x=82x = 8

x=4x = 4

Patikra: log⁡3(2⋅4+1)=log⁡39=2\log_3(2 \cdot 4 + 1) = \log_3 9 = 2 ✓

Logaritmų sulyginimas

Jei log⁡af(x)=log⁡ag(x)\log_a f(x) = \log_a g(x), tai f(x)=g(x)f(x) = g(x) (kai abu argumentai teigiami).

Pavyzdys 11: log⁡2(x+3)=log⁡2(5x−1)\log_2(x + 3) = \log_2(5x - 1)

x+3=5x−1x + 3 = 5x - 1

4=4x4 = 4x

x=1x = 1

Patikra: log⁡2(1+3)=log⁡24=2\log_2(1 + 3) = \log_2 4 = 2 ir log⁡2(5⋅1−1)=log⁡24=2\log_2(5 \cdot 1 - 1) = \log_2 4 = 2 ✓

Naudojant logaritmų taisykles

Pavyzdys 12: log⁡2x+log⁡2(x−2)=3\log_2 x + \log_2(x - 2) = 3

log⁡2[x(x−2)]=3\log_2[x(x-2)] = 3

x(x−2)=23=8x(x-2) = 2^3 = 8

x2−2x−8=0x^2 - 2x - 8 = 0

(x−4)(x+2)=0(x-4)(x+2) = 0

x=4x = 4 arba x=−2x = -2

Patikra: x=−2x = -2 netinka (logaritmo argumentas turi būti teigiamas), todėl x=4x = 4.

log⁡24+log⁡22=2+1=3\log_2 4 + \log_2 2 = 2 + 1 = 3 ✓


Savarankiško darbo užduotys

  1. Apskaičiuokite: log⁡232\log_2 32, log⁡381\log_3 81, log⁡5125\log_5 \frac{1}{25}, log⁡42\log_4 2, ln⁡e3\ln e^3.

  2. Suprastinkite reiškinį: log⁡312+log⁡334\log_3 12 + \log_3 \frac{3}{4}.

  3. Apskaičiuokite: log⁡26−log⁡23+log⁡28\log_2 6 - \log_2 3 + \log_2 8.

  4. Naudodami pagrindo keitimo formulę, apskaičiuokite log⁡432\log_4 32.

  5. Nurodykite funkcijos y=log⁡3xy = \log_3 x apibrėžimo sritį, reikšmių sritį ir monotoniškumą. Kokiame taške grafikas kerta x ašį?

  6. Išspręskite lygtį: log⁡5(3x−4)=2\log_5(3x - 4) = 2.

  7. Išspręskite lygtį: log⁡2(x+1)+log⁡2(x−1)=3\log_2(x + 1) + \log_2(x - 1) = 3.

  8. Išspręskite lygtį: lg⁡(x2−3x)=lg⁡4\lg(x^2 - 3x) = \lg 4.

  9. Suprastinkite: 2log⁡35−log⁡375+log⁡332\log_3 5 - \log_3 75 + \log_3 3.

  10. Išspręskite lygtį: log⁡3(x+6)−log⁡3(x−2)=2\log_3(x + 6) - \log_3(x - 2) = 2.