Задание 8
тема 2 из 10

Свойства логарифмов

Логарифмы с одним основанием можно объединить в один: сумму — в логарифм произведения, разность — в логарифм частного. Показатель степени выходит из логарифма множителем. После объединения под логарифмом обычно стоит степень основания, и логарифм равен её показателю.

Основа для задания16Главная тема в задании8На карте навыков

Свойства логарифмов

Для a>0a > 0, a≠1a \ne 1, x>0x > 0, y>0y > 0:

  • log⁡ax+log⁡ay=log⁡a(xy)\log_a x + \log_a y = \log_a (xy).
  • log⁡ax−log⁡ay=log⁡axy\log_a x - \log_a y = \log_a \frac{x}{y}.
  • log⁡axk=klog⁡ax\log_a x^k = k\log_a x для любого числа kk.
  • log⁡akx=1klog⁡ax\log_{a^k} x = \frac{1}{k}\log_a x для k≠0k \ne 0.
  • Объединяют только логарифмы с одинаковым основанием. Логарифмы с разными основаниями, например log⁡27⋅log⁡78\log_2 7 \cdot \log_7 8, сворачивают по формуле перехода.

Сумма логарифмов

Сумма логарифмов с одним основанием — логарифм произведения аргументов: log⁡ax+log⁡ay=log⁡a(xy)\log_a x + \log_a y = \log_a (xy). Один аргумент часто — десятичная дробь, а произведение получается целым. Затем найдите показатель степени по определению логарифма. В уравнении и неравенстве с переменной логарифмы объединяют только на ОДЗ.

Пример

log⁡30,9+log⁡310\log_3 0{,}9 + \log_3 10

  1. 1.log⁡30,9+log⁡310=log⁡3(0,9⋅10)=log⁡39\log_3 0{,}9 + \log_3 10 = \log_3 (0{,}9 \cdot 10) = \log_3 9.
  2. 2.9=329 = 3^2, поэтому log⁡39=2\log_3 9 = 2.

Ответ: 22

Разность логарифмов

Разность логарифмов с одним основанием — логарифм частного: log⁡ax−log⁡ay=log⁡axy\log_a x - \log_a y = \log_a \frac{x}{y}. Первый аргумент делят на второй. Порядок важен: log⁡ayx\log_a \frac{y}{x} даёт число с другим знаком.

Пример

log⁡296−log⁡23\log_2 96 - \log_2 3

  1. 1.log⁡296−log⁡23=log⁡2963=log⁡232\log_2 96 - \log_2 3 = \log_2 \frac{96}{3} = \log_2 32.
  2. 2.32=2532 = 2^5, поэтому log⁡232=5\log_2 32 = 5.

Ответ: 55

Основание — десятичная дробь

Если основание — десятичная дробь, запишите его обыкновенной дробью: 0,4=250{,}4 = \frac{2}{5}. Объедините логарифмы и запишите аргумент степенью этой дроби: показатель и есть значение логарифма. Перевёрнутая дробь даёт отрицательный показатель: 52=(25)−1\frac{5}{2} = \left(\frac{2}{5}\right)^{-1}. Так же вычисляют один логарифм в теме Основание — десятичная дробь.

Пример

log⁡0,4125−log⁡0,48\log_{0{,}4} 125 - \log_{0{,}4} 8

  1. 1.log⁡0,4125−log⁡0,48=log⁡0,41258\log_{0{,}4} 125 - \log_{0{,}4} 8 = \log_{0{,}4} \frac{125}{8}.
  2. 2.0,4=250{,}4 = \frac{2}{5} и 1258=(52)3=(25)−3\frac{125}{8} = \left(\frac{5}{2}\right)^3 = \left(\frac{2}{5}\right)^{-3}.
  3. 3.Значит, log⁡0,41258=−3\log_{0{,}4} \frac{125}{8} = -3.

Ответ: −3-3

Степень в аргументе

Показатель степени аргумента выходит множителем: log⁡axk=klog⁡ax\log_a x^k = k\log_a x. Корень сначала запишите степенью с дробным показателем: 54=514\sqrt[4]{5} = 5^{\frac{1}{4}}. Число перед логарифмом умножает его значение.

Пример

8log⁡5548\log_5 \sqrt[4]{5}

  1. 1.log⁡554=log⁡5514=14log⁡55=14\log_5 \sqrt[4]{5} = \log_5 5^{\frac{1}{4}} = \frac{1}{4}\log_5 5 = \frac{1}{4}.
  2. 2.8⋅14=28 \cdot \frac{1}{4} = 2.

Ответ: 22

Степень в основании

Показатель kk степени основания выходит множителем 1k\frac{1}{k}, а не kk: log⁡akx=1klog⁡ax\log_{a^k} x = \frac{1}{k}\log_a x. Это свойство помогает и в дроби, где основания — степени одного числа: log⁡98log⁡818\frac{\log_9 8}{\log_{81} 8}. Такие дроби разобраны в теме Переход к новому основанию.

Пример

6log⁡136136\log_{\sqrt[6]{13}} 13

  1. 1.136=1316\sqrt[6]{13} = 13^{\frac{1}{6}}, поэтому log⁡131613=6log⁡1313=6\log_{13^{\frac{1}{6}}} 13 = 6\log_{13} 13 = 6.
  2. 2.6⋅6=366 \cdot 6 = 36.

Ответ: 3636

Откуда эти свойства

Пусть log⁡ax=m\log_a x = m и log⁡ay=n\log_a y = n. По определению логарифма x=amx = a^m и y=any = a^n. По свойствам степени xy=am+nxy = a^{m + n}, xy=am−n\frac{x}{y} = a^{m - n} и xk=akmx^k = a^{km}. Поэтому log⁡a(xy)=m+n\log_a (xy) = m + n, log⁡axy=m−n\log_a \frac{x}{y} = m - n и log⁡axk=km\log_a x^k = km.

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать