Der Logarithmus (2.3.): Unterschied zwischen den Versionen

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(→‎Der Logarithmus ist der Exponent)
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== Der Logarithmus ist der Exponent ==
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Der Logarithmus ist eigentlich nur eine Bezeichnung für den Exponenten (Hochzahl) einer bestimmten [[Potenzen (2.2.)|Basis a]], mit dem eine bestimmte Zahl b heruaskommt:
 
Der Logarithmus ist eigentlich nur eine Bezeichnung für den Exponenten (Hochzahl) einer bestimmten [[Potenzen (2.2.)|Basis a]], mit dem eine bestimmte Zahl b heruaskommt:
  
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$$a^x=b $$
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$$\color{red}{a}^{\color{green}{x}}=\color{blue}{b} $$
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dann heißt  
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$$x=\log_a b$$
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$$\color{green}{x}=\log_{\color{red}{a}} \color{blue}{b}$$
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$$\textrm{gesprochen: }"x\ ist\ der\ Logarithmus\ zur\ Basis\ a\ von\ b "$$
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'''Beispiele'''
 
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*$2^x=8 \ \rightarrow \ x=log_2 8 $ und natürlich gilt $x=3$.
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* $2^x=8 \ \rightarrow \ x=\log_2 8 $ ("x ist der Logarithmus zur Basis 2 von 8") und natürlich gilt $x=3$ da $2^3=8$.
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* $5^x=25 \rightarrow \ x=\log_5 25 $ ("x ist der Logarithmus zur Basis 5 von 25") und natürlich gilt $x=2$ da $5^2=25$ ist.
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{{Vorlage:Merke|1= Der Logarithmus zur Basis $a$ von der Zahl $b$ ist die Bezeichnung für den Exponenten. D.h.
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$$x=\log_a b \Leftrightarrow a^x=b$$
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==Berechnung mithilfe der Potenzregeln==
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==Zwei besondere Basen ==
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=== Logarithmus zur Basis 10 ===
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=== Logarithmus zur Basis $e$ ===
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==Rechengregeln des Logarithmus==
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Mithilfe der [[Potenzen (2.2.)|Rechenregeln für Potenzen]] kommt man auf die folgenden Regeln für den Logarithmus:
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! Regel!! Formal!! Begründung
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| 1. "Hoch 1-Regel"|| $$\log_a a=1$$|| weil $a^1=a$ 
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| 2. "Hoch 0"-Regel|| $$\log_a 1=0$$ || weil $a^0=1$ für alle $a\neq 0$
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| 3. Produktregel|| $$\log_a (u\cdot v)=\log_a u+\log_a v$$|| $a^x\cdot a^y=a^{x+y}$ und $u=a^x$ bzw. $v=a^y$
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| 4. Quotientenregel|| $$\log_a \left(\frac{u}{v}\right)=\log_a u-\log_a v$$|| $\frac{a^x}{a^y}=a^{x-y}$ und $u=a^x$ bzw. $v=a^y$
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| 5. Exponentenregel|| $$\log_a u^r = r\cdot \log_a u$$|| $\left(a^x\right)^r=a^{r\cdot x}$
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| 6. "Negativ-Regel"|| $$\log_a (u\pm v)=log_a (u\pm v)$$|| Bei einer Summe oder Differenz kann man nichts verändern!
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| 7. Umrechnung im Taschenrechner || $$\log_a u =\frac{\log_b u}{\log_b a}$$|| Mit dieser Formel lassen sich Logarithmen mit beliebiger Basis im TR berechnen.  
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Version vom 7. Februar 2016, 16:40 Uhr

Den Logarithmus brauchen wir, um Gleichungen der Form $$a^x=b$$ nach x auflösen zu können.

Der Logarithmus ist der Exponent

Der Logarithmus ist eigentlich nur eine Bezeichnung für den Exponenten (Hochzahl) einer bestimmten Basis a, mit dem eine bestimmte Zahl b heruaskommt:

$$\color{red}{a}^{\color{green}{x}}=\color{blue}{b} $$ dann heißt $$\color{green}{x}=\log_{\color{red}{a}} \color{blue}{b}$$ $$\textrm{ausgesprochen: }"\color{green}{x}\ ist\ der\ Logarithmus\ zur\ \color{red}{Basis\ a}\ \color{blue}{von\ b} "$$


Beispiele

  • $2^x=8 \ \rightarrow \ x=\log_2 8 $ ("x ist der Logarithmus zur Basis 2 von 8") und natürlich gilt $x=3$ da $2^3=8$.
  • $5^x=25 \rightarrow \ x=\log_5 25 $ ("x ist der Logarithmus zur Basis 5 von 25") und natürlich gilt $x=2$ da $5^2=25$ ist.


Merke
Rotes rufezeichen.png
Der Logarithmus zur Basis $a$ von der Zahl $b$ ist die Bezeichnung für den Exponenten. D.h.

$$x=\log_a b \Leftrightarrow a^x=b$$


Berechnung mithilfe der Potenzregeln

Zwei besondere Basen

Logarithmus zur Basis 10

Logarithmus zur Basis $e$

Rechengregeln des Logarithmus

Mithilfe der Rechenregeln für Potenzen kommt man auf die folgenden Regeln für den Logarithmus:

Regel Formal Begründung
1. "Hoch 1-Regel" $$\log_a a=1$$ weil $a^1=a$
2. "Hoch 0"-Regel $$\log_a 1=0$$ weil $a^0=1$ für alle $a\neq 0$
3. Produktregel $$\log_a (u\cdot v)=\log_a u+\log_a v$$ $a^x\cdot a^y=a^{x+y}$ und $u=a^x$ bzw. $v=a^y$
4. Quotientenregel $$\log_a \left(\frac{u}{v}\right)=\log_a u-\log_a v$$ $\frac{a^x}{a^y}=a^{x-y}$ und $u=a^x$ bzw. $v=a^y$
5. Exponentenregel $$\log_a u^r = r\cdot \log_a u$$ $\left(a^x\right)^r=a^{r\cdot x}$
6. "Negativ-Regel" $$\log_a (u\pm v)=log_a (u\pm v)$$ Bei einer Summe oder Differenz kann man nichts verändern!
7. Umrechnung im Taschenrechner $$\log_a u =\frac{\log_b u}{\log_b a}$$ Mit dieser Formel lassen sich Logarithmen mit beliebiger Basis im TR berechnen.