KURS MATURALNY

Wzory na logarytmy: iloczyn, iloraz, potęga

Tego się dowiesz!

Wzory na logarytmy: iloczyn, iloraz, potęga

Gdy już wiesz, że logarytm to wykładnik potęgi, możesz poznać trzy wzory, które pozwalają liczyć logarytmy z wyrażeń, których na pierwszy rzut oka nie da się policzyć. Ile to jest log₆ 4 + log₆ 9? Osobno żaden z tych logarytmów nie wychodzi ładnie, ale razem dają dokładnie 2. W tym wpisie pokazuję wzory na logarytm iloczynu, ilorazu i potęgi, wzór na zamianę podstawy i dużo przykładów krok po kroku, także w stylu maturalnym.

Jeśli definicja logarytmu nie jest jeszcze dla ciebie oczywista, zacznij od wpisu „Co to jest logarytm? Wyjaśnienie od zera”.

1Wszystkie wzory w jednym miejscu

We wzorach a > 0 i a ≠ 1 to podstawa, a x i y to liczby dodatnie.

NazwaWzórSłownie
logarytm iloczynuloga (x · y) = loga x + loga ylogarytm iloczynu to suma logarytmów
logarytm ilorazuloga (xy) = loga x − loga ylogarytm ilorazu to różnica logarytmów
logarytm potęgiloga xr = r · loga xwykładnik schodzi przed logarytm
zamiana podstawyloga b = logc blogc adowolny logarytm zapiszesz przy wygodnej podstawie

Wszystkie te wzory są w zestawie wzorów maturalnych CKE. Ale łatwiej się nimi posługiwać, gdy wiesz, skąd się biorą, a biorą się wprost z działań na potęgach.

2Każdy wzór osobno

Logarytm iloczynu: suma logarytmów
loga (x · y) = loga x + loga y

Dlaczego? Logarytm to wykładnik, a przy mnożeniu potęg o tej samej podstawie wykładniki się dodaje: 2³ · 2⁴ = 2⁷. Dlatego log₂ (8 · 16) = log₂ 128 = 7, a log₂ 8 + log₂ 16 = 3 + 4 = 7.

log6 4 + log6 9 = log6 36 = 2log 25 + log 4 = log 100 = 2log2 3 + log2 83 = log2 8 = 3
Logarytm ilorazu: różnica logarytmów
loga (xy) = loga x − loga y

Dlaczego? Przy dzieleniu potęg o tej samej podstawie wykładniki się odejmuje: 2⁷ : 2³ = 2⁴. Dlatego log₂ (128 : 8) = log₂ 16 = 4, a log₂ 128 − log₂ 8 = 7 − 3 = 4.

log2 40 − log2 5 = log2 8 = 3log3 54 − log3 2 = log3 27 = 3log 5 − log 50 = log 0,1 = −1
Logarytm potęgi: wykładnik przed logarytm
loga xr = r · loga x

Dlaczego? xʳ to x pomnożone przez siebie r razy, a z wzoru na logarytm iloczynu każde takie mnożenie dodaje jeden log x. r razy log x to r · log x. Działa też dla wykładników ujemnych i ułamkowych, więc także dla pierwiastków.

log2 43 = 3 · log2 4 = 6log5 5 = 12 · log5 5 = 123 · log2 2 = log2 8 = 3

Ten wzór działa też w drugą stronę: liczbę stojącą przed logarytmem można „wciągnąć” jako wykładnik. To przydaje się, gdy chcemy połączyć kilka logarytmów w jeden: 2 log₃ 6 = log₃ 6² = log₃ 36.

Zamiana podstawy
loga b = logc blogc a

Dlaczego? Gdy logarytmy mają różne podstawy, wzory na iloczyn i iloraz nie działają. Zamiana podstawy pozwala zapisać wszystko przy jednej, wygodnej podstawie c, na przykład 2 albo 10. Z tego wzoru korzysta też kalkulator, który ma tylko przycisk „log”.

log4 32 = log2 32log2 4 = 52log9 27 = log3 27log3 9 = 32
Najważniejsza pułapkaWzory działają tylko w jedną stronę z ich zapisu. log(x + y) to nie log x + log y. Logarytm sumy nie ma żadnego prostego wzoru. Tak samo log x / log y to nie log(x/y), a (log x)² to nie 2 log x.
ZapisCzy można uprościć?
loga x + loga ytak: loga (xy)
loga (x + y)nie, nie ma wzoru
loga x − loga ytak: loga (x/y)
loga xloga ynie wzorem na iloraz; to zamiana podstawy: logy x
log2 x + log3 ynie bez zamiany podstawy: podstawy są różne

Wzory na logarytm iloczynu, ilorazu i potęgi mają w moim kursie „Matematyka od podstaw do matury” osobną lekcję, a po niej są dwa zestawy zadań z logarytmów rozwiązane krok po kroku. To ten sam sposób myślenia co w tym wpisie: najpierw skąd wzór, potem jak go użyć.

Zobacz kurs na Udemy

3Przykłady krok po kroku

PrzykładOblicz log6 4 + log6 9.

Osobno żaden z logarytmów nie jest liczbą całkowitą, ale mają tę samą podstawę, więc łączymy je wzorem na iloczyn: log6 (4 · 9) = log6 36. 6² = 36, więc wynik to 2.

Odpowiedź2
PrzykładOblicz 2log3 6 − log3 4.

Krok 1. Liczbę przed logarytmem zamieniamy na wykładnik

2log3 6 = log3 62 = log3 36.

Krok 2. Różnica logarytmów to logarytm ilorazu

log3 36 − log3 4=log3 364=log3 9=2
Odpowiedź2
PrzykładOblicz log2 3 · log3 8.

Podstawy są różne, więc zamieniamy oba logarytmy na podstawę 10 (albo dowolną inną): log 3log 2 · log 8log 3. log 3 się skraca i zostaje log 8log 2 = log2 8 = 3.

Odpowiedź3
PrzykładOblicz log5 50 + log5 10 − log5 4.

Wszystkie logarytmy mają podstawę 5. Dodawanie zamieniamy na mnożenie, a odejmowanie na dzielenie: log5 50 · 104 = log5 125 = 3.

Odpowiedź3

4Wyrażanie logarytmów przez dane

To bardzo popularny typ zadania. Znamy wartości kilku logarytmów, oznaczone literami, i trzeba wyrazić przez nie inny logarytm. Klucz to rozkład liczby na czynniki.

PrzykładWiedząc, że log 2 = a i log 3 = b, wyraź przez a i b liczby log 12 i log 1,5.

log 12

Rozkładamy 12 na czynniki: 12 = 2² · 3. Zatem log 12 = log 22 + log 3 = 2 log 2 + log 3 = 2a + b.

log 1,5

1,5 = 3/2, więc log 1,5 = log 3 − log 2 = b − a.

Odpowiedźlog 12 = 2a + b; log 1,5 = b − a

Przy takich zadaniach przydaje się też log 5: skoro 5 = 10/2, to log 5 = log 10 − log 2 = 1 − a.

5Najczęstsze błędy

Pierwszy błąd to rozbijanie logarytmu sumy: log(x + y) ≠ log x + log y. Drugi to używanie wzorów na iloczyn i iloraz dla logarytmów o różnych podstawach. Trzeci to traktowanie ilorazu logarytmów jak logarytmu ilorazu. Czwarty to pomylenie (log x)² z log x², bo tylko to drugie równa się 2 log x. Piąty to zgubienie założeń: wzory działają tylko dla liczb dodatnich, więc wyrażenia pod logarytmem muszą być dodatnie.

Na maturze podstawowej

Wzory na logarytm iloczynu, ilorazu i potęgi oraz wzór na zamianę podstawy są w zestawie wzorów maturalnych CKE. Na maturze podstawowej logarytmy pojawiają się zwykle w jednym lub dwóch zadaniach zamkniętych, w których trzeba obliczyć wartość wyrażenia. Najczęściej wystarczy połączyć logarytmy w jeden wzorem na iloczyn albo iloraz, a potem policzyć go z definicji.

Zadanie w stylu maturalnym (zamknięte)Liczba log3 54 − log3 2 jest równa:

A. 3
B. 52
C. log3 52
D. 27

Rozwiązanie: różnica logarytmów o tej samej podstawie to logarytm ilorazu: log3 542 = log3 27 = 3, bo 3³ = 27. Odpowiedź A. Odpowiedź C to „odjęcie liczb pod logarytmem”, a D to liczba spod logarytmu bez obliczenia logarytmu.

Zadanie w stylu maturalnym (otwarte)Wiadomo, że log 2 = a i log 3 = b. Wyraź log 72 za pomocą a i b.

Rozwiązanie: rozkładamy 72 na czynniki pierwsze: 72 = 8 · 9 = 2³ · 3². Zatem log 72 = log 23 + log 32 = 3 log 2 + 2 log 3 = 3a + 2b. Odpowiedź: log 72 = 3a + 2b. W zadaniu otwartym zapisz rozkład liczby i nazwij wzory, z których korzystasz.

6Sprawdź się

Policz samodzielnie, a potem kliknij, żeby zobaczyć rozwiązanie.

1. Oblicz log₂ 4 + log₂ 8

log₂ 32 = 5

2. Oblicz log 20 + log 5

log 100 = 2

3. Oblicz log₃ 18 − log₃ 2

log₃ 9 = 2

4. Oblicz log₂ 8⁵

5 · log₂ 8 = 15

5. Oblicz 3 log₅ 5

3 · 1 = 3

6. Oblicz log₄ 2 + log₄ 8

log₄ 16 = 2

7. Oblicz log₈ 2 (zamiana podstawy na 2)

log₂ 2 / log₂ 8 = 1/3

8. Jeśli log 2 = a, to ile to log 8?

log 2³ = 3a

Logarytmy i cała matura w jednym kursie

W kursie wideo „Matematyka od podstaw do matury” logarytmy mają lekcję wprowadzającą, lekcję o wzorach z tego wpisu i zestawy zadań maturalnych. Przed nimi są potęgi i pierwiastki, a po nich funkcje, ciągi, geometria, statystyka i prawdopodobieństwo. Oglądasz w swoim tempie i wracasz do lekcji, kiedy potrzebujesz.

Przejdź do kursu na Udemy
Facebook
Pinterest
Twitter
LinkedIn

KURS MATURALNY

Uczysz się do matury z matematyki?

Jeśli ten wpis Ci pomógł, ale masz w głowie:

„okej, ten temat ogarniam… ale co z całą resztą?”

to właśnie po to stworzyłam mój kurs maturalny.

Nie musisz skakać po przypadkowych filmach, wpisach i zadaniach ani zastanawiać się, czego uczyć się najpierw.

W kursie przechodzimy przez wszystko krok po kroku:

Najpierw Narzędziownia – czyli podstawy, na których najczęściej wykładają się zadania: ułamki, potęgi, pierwiastki, procenty, logarytmy i inne rzeczy, które „niby były”, ale jakoś nie chcą zostać w głowie.

Potem zadania maturalne – dział po dziale, dokładnie w takim stylu, jaki spotkasz na maturze.

Na końcu arkusze CKE – żebyś nie tylko znał/a teorię, ale umiał/a faktycznie usiąść do arkusza i liczyć.

Ty liczysz. Ja pilnuję, żeby to miało kolejność. 😎

Schemat jest prosty i brutalnie skuteczny:

zrozumienie → praktyka → powtórka → utrwalenie.

Zaczynasz od zera

3–4 miesiące

Masz już podstawy

4–6 tygodni