4.5: Mali ya Logarithmic
- Tumia utawala wa bidhaa kwa logarithms.
- Tumia utawala wa quotient kwa logarithms.
- Tumia utawala wa nguvu kwa logarithms.
- Panua maneno ya logarithmic.
- Condense maneno ya logarithmic.
- Tumia formula ya mabadiliko-ya msingi kwa logarithms.
Katika kemia, kiwango cha pH kinatumika kama kipimo cha asidi au alkalinity ya dutu. Vipengele7 vilivyo na pH chini ya kuchukuliwa kuwa tindikali, na vitu vyenye pH kubwa zaidi kuliko7 inasemekana kuwa alkali. Miili yetu, kwa mfano, inapaswa kudumisha pH karibu na7.35 ili enzymes kufanya kazi vizuri. Ili kujisikia kwa nini ni tindikali na ni nini alkali, fikiria viwango vya pH zifuatazo za vitu vingine vya kawaida:
- Asidi ya betri:0.8
- Asidi ya tumbo:2.7
- Juisi ya machungwa:3.3
- Maji safi:7 katika25∘C
- Damu ya binadamu:7.35
- Nazi safi:7.8
- Hidroksidi ya sodiamu (lye):14
Kuamua kama suluhisho ni tindikali au alkali, tunapata pH yake, ambayo ni kipimo cha idadi ya ions hidrojeni chanya katika suluhisho. PH inaelezwa na formula ifuatayo, wapi[H+] mkusanyiko wa ions hidrojeni katika suluhisho
pH=−log([H+])=log(1[H+])
Ulinganisho wa Ulinganisho\ ref {eq1} na\ ref {eq2} ni mojawapo ya mali ya logarithm tutakayochunguza katika sehemu hii.

Kutumia Kanuni ya Bidhaa kwa Logarithms
Kumbuka kwamba kazi za logarithmic na za kielelezo “tengeneze” kila mmoja. Hii ina maana kwamba logarithms zina mali sawa na watazamaji. Baadhi ya mali muhimu ya logarithms hutolewa hapa. Kwanza, mali zifuatazo ni rahisi kuthibitisha.
logb1=0logbb=1
Kwa mfano,log51=0 tangu50=1. Nalog55=1 tangu51=5.
Kisha, tuna mali inverse.
logb(bx)=xblogbx=x,x>0
Kwa mfano, kutathminilog(100), tunaweza kuandika upya logarithm kamalog10(102), na kisha kutumia mali inverselogb(bx)=x kupatalog10(102)=2.
Kutathminieln(7), tunaweza kuandika upya logarithm kamaeloge7, na kisha kutumia mali inverseblogbx=x kupataeloge7=7.
Hatimaye, tuna mali moja kwa moja.
logbM=logbN if and only if M=N
Tunaweza kutumia mali moja kwa moja kutatua equationlog3(3x)=log3(2x+5) kwax. Kwa kuwa besi ni sawa, tunaweza kutumia mali moja kwa moja kwa kuweka hoja sawa na kutatua kwax:
3x=2x+5Weka hoja sawa.
x=5Ondoa2x.
Lakini vipi kuhusu equationlog3(3x)+log3(2x+5)=2? Mali moja kwa moja haitusaidia katika mfano huu. Kabla ya kutatua equation kama hii, tunahitaji njia ya kuchanganya maneno upande wa kushoto wa equation.
Kumbuka kwamba sisi kutumia utawala wa bidhaa ya exponents kuchanganya bidhaa ya exponents kwa kuongeza:xaxb=xa+b. Tuna mali sawa kwa logarithms, inayoitwa utawala wa bidhaa kwa logarithms, ambayo inasema kwamba logarithm ya bidhaa ni sawa na jumla ya logarithms. Kwa sababu magogo ni exponents, na sisi kuzidisha kama besi, tunaweza kuongeza exponents. Tutatumia mali inverse kupata utawala wa bidhaa hapa chini.
Kutokanax na idadi yoyote halisi na chanya idadi halisiMN,b, nab≠1, ambapo, sisi kuonyesha
logb(MN)=logb(M)+logb(N).
Hebum=logbM nan=logbN. Katika fomu ya kielelezo, equations hizi nibm=M nabn=N. Inafuata kwamba
logb(MN)=logb(bmbn)Substitute for M and N=logb(bm+n)Apply the product rule for exponents=m+nApply the inverse property of logs=logb(M)+logb(N)Substitute for m and n
Kumbuka kwamba matumizi ya mara kwa mara ya utawala wa bidhaa kwa logarithms inatuwezesha kurahisisha logarithm ya bidhaa ya mambo yoyote. Kwa mfano, fikirialogb(wxyz). Kutumia utawala wa bidhaa kwa logarithms, tunaweza kuandika upya logarithm hii ya bidhaa kama jumla ya logarithms ya mambo yake:
logb(wxyz)=logbw+logbx+logby+logbz
Utawala wa bidhaa kwa logarithms unaweza kutumika kurahisisha logarithm ya bidhaa kwa kuandika upya kama jumla ya logarithms ya mtu binafsi.
logb(MN)=logb(M)+logb(N) for b>0
- Fanya hoja kabisa, akielezea kila sababu ya namba nzima kama bidhaa ya primes.
- Andika maneno sawa kwa kuhesabu logarithms ya kila sababu.
Panualog3(30x(3x+4)).
Suluhisho
Tunaanza kwa kuzingatia hoja kabisa, kuonyesha30 kama bidhaa ya primes.
log3(30x(3x+4))=log3(2⋅3⋅5⋅x⋅(3x+4))
Halafu tunaandika equation sawa kwa kuhesabu logarithms ya kila sababu.
log3(30x(3x+4))=log3(2)+log3(3)+log3(5)+log3(x)+log3(3x+4)
Panualogb(8k).
- Jibu
-
logb2+logb2+logb2+logbk=3logb2+logbk
Kutumia Utawala wa Quotient kwa Logarithms
Kwa quotients, tuna kanuni sawa ya logarithms. Kumbuka kwamba sisi kutumia utawala quotient ya exponents kuchanganya quotient ya exponents kwa kutoa:xab=xa−b. Utawala wa quotient kwa logarithms unasema kwamba logarithm ya quotient ni sawa na tofauti ya logarithms.
Utawala wa quotient kwa logarithms unaweza kutumika kurahisisha logarithm au quotient kwa kuandika upya kama tofauti ya logarithms ya mtu binafsi.
logb(MN)=logbM−logbN
Kama vile utawala wa bidhaa, tunaweza kutumia mali inverse kupata utawala quotient.
Kutokanax na idadi yoyote halisi na chanya idadi halisiMN,, na b, bb≠1, ambapo, sisi kuonyesha
logb(MN)=logb(M)−logb(N).
Hebum=logbM nan=logbN. Katika fomu ya kielelezo, equations hizi nibm=M nabn=N. Inafuata kwamba
logb(MN)=logb(bmbn)Substitute for M and N=logb(bm−n)Apply the quotient rule for exponents=m−nApply the inverse property of logs=logb(M)−logb(N)Substitute for m and n
Kwa mfano, kupanualog(2x2+6x3x+9), lazima kwanza tueleze quotient kwa maneno ya chini kabisa. Factoring na kufuta sisi kupata,
log(2x2+6x3x+9)=log(2x(x+3)3(x+3))Factor the numerator and denominator=log(2x3)Cancel the common factors
Halafu tunatumia utawala wa quotient kwa kuondoa logarithm ya denominator kutoka kwa logarithm ya nambari. Kisha tunatumia utawala wa bidhaa.
log(2x3)=log(2x)−log(3)=log(2)+log(x)−log(3)
- Eleza hoja kwa maneno ya chini kwa kuzingatia namba na denominator na kufuta maneno ya kawaida.
- Andika maneno sawa kwa kuondoa logarithm ya denominator kutoka kwa logarithm ya nambari.
- Angalia ili kuona kwamba kila neno limeenea kikamilifu. Ikiwa sio, tumia utawala wa bidhaa kwa logarithms kupanua kabisa.
Panualog2(15x(x−1)(3x+4)(2−x)).
Suluhisho
Kwanza tunaona kwamba quotient ni sababu na kwa maneno ya chini, kwa hiyo tunatumia utawala wa quotient.
log2(15x(x−1)(3x+4)(2−x))=log2(15x(x−1))−log2((3x+4)(2−x))
Angalia kwamba maneno yanayotokana ni logarithms ya bidhaa. Ili kupanua kabisa, tunatumia utawala wa bidhaa, akibainisha kuwa sababu kuu za sababu 15 ni 3 na 5.
log2(15x(x−1))−log2((3x+4)(2−x))=[log2(3)+log2(5)+log2(x)+log2(x−1)]−[log2(3x+4)+log2(2−x)]=log2(3)+log2(5)+log2(x)+log2(x−1)−log2(3x+4)−log2(2−x)
Uchambuzi
Kuna tofauti za kuzingatia katika mifano hii na baadaye. Kwanza, kwa sababu denominators lazima kamwe kuwa sifuri, maneno haya hayafafanuliwa kwax=−43 nax=2. Pia, tangu hoja ya logarithm lazima iwe chanya, tunaona tunapoona logarithm iliyopanuliwax>0,x>1 hiyo,x>−43, nax<2. Kuchanganya hali hizi ni zaidi ya upeo wa sehemu hii, na hatuwezi kuzingatia hapa au katika mazoezi yafuatayo.
Panualog3(7x2+21x7x(x−1)(x−2)).
- Jibu
-
log3(x+3)−log3(x−1)−log3(x−2)
Kutumia Utawala wa Nguvu kwa Logarithms
Tumechunguza utawala wa bidhaa na utawala wa quotient, lakini tunawezaje kuchukua logarithm ya nguvu, kama vilex2? Njia moja ni kama ifuatavyo:
logb(x2)=logb(x⋅x)=logbx+logbx=2logbx
Angalia kwamba tulitumia utawala wa bidhaa kwa logarithms ili kupata suluhisho kwa mfano hapo juu. Kwa kufanya hivyo, tumepata utawala wa nguvu kwa logarithms, ambayo inasema kwamba logi ya nguvu ni sawa na mara exponent logi ya msingi. Kumbuka kwamba, ingawa pembejeo ya logarithm haiwezi kuandikwa kama nguvu, tunaweza kuibadilisha kwa nguvu. Kwa mfano,
100=102√3=3121e=e−1
Utawala wa nguvu kwa logarithms unaweza kutumika kurahisisha logarithm ya nguvu kwa kuandika tena kama bidhaa ya mara exponent logarithm ya msingi.
logb(Mn)=nlogbM
- Eleza hoja kama nguvu, ikiwa inahitajika.
- Andika kujieleza sawa kwa kuzidisha mara exponent logarithm ya msingi.
Panualog2x5.
Suluhisho
Hoja tayari imeandikwa kama nguvu, hivyo sisi kutambua exponent, 5, na msingi,x, na kuandika upya kujieleza sawa na kuzidisha mara exponent logarithm ya msingi.
log2(x5)=5log2x
Panualnx2.
- Jibu
-
2lnx
Panualog3(25) kutumia utawala wa nguvu kwa magogo.
Suluhisho
Akielezea hoja kama nguvu, tunapatalog3(25)=log3(52).
Next sisi kutambua exponent2,, na msingi,5, na kuandika kujieleza sawa na kuzidisha mara exponent logarithm ya msingi.
log3(52)=2log3(5)
Panualn(1x2).
- Jibu
-
−2ln(x)
Andika upya4ln(x) kwa kutumia utawala wa nguvu kwa magogo kwa logarithm moja na mgawo wa kuongoza wa1.
Suluhisho
Kwa sababu logarithm ya nguvu ni bidhaa ya mara exponent logarithm ya msingi, inafuata kwamba bidhaa ya idadi na logarithm inaweza kuandikwa kama nguvu. Kwa kujieleza4ln(x), sisi kutambua sababu4, kama exponent na hoja,x, kama msingi, na kuandika upya bidhaa kama logarithm ya nguvu:4ln(x)=ln(x4).
Andika upya2log34 kwa kutumia utawala wa nguvu kwa magogo kwa logarithm moja na mgawo wa kuongoza wa1.
- Jibu
-
log316
Kupanua Maneno ya Logarithmic
Kuchukuliwa pamoja, utawala wa bidhaa, utawala wa quotient, na utawala wa nguvu mara nyingi huitwa “sheria za magogo.” Wakati mwingine tunatumia kanuni zaidi ya moja ili kurahisisha kujieleza. Kwa mfano:
logb(6xy)=logb(6x)−logby=logb6+logbx−logby
Tunaweza kutumia utawala nguvu kupanua maneno logarithmic kuwashirikisha exponents hasi na sehemu. Hapa ni ushahidi mbadala wa utawala wa quotient kwa logarithms kwa kutumia ukweli kwamba usawa ni nguvu hasi:
logb(AC)=logb(AC−1)=logb(A)+logb(C−1)=logbA+(−1)logbC=logbA−logbC
Tunaweza pia kutumia utawala wa bidhaa ili kueleza jumla au tofauti ya logarithms kama logarithm ya bidhaa.
Kwa mazoezi, tunaweza kuangalia kujieleza kwa logarithmic na kupanua kiakili, kuandika jibu la mwisho. Kumbuka, hata hivyo, kwamba tunaweza tu kufanya hivyo kwa bidhaa, quotients, nguvu, na mizizi-kamwe na kuongeza au kutoa ndani ya hoja ya logarithm.
Andika upyaln(x4y7) kama jumla au tofauti ya magogo.
Suluhisho
Kwanza, kwa sababu tuna quotient ya maneno mawili, tunaweza kutumia utawala wa quotient:
ln(x4y7)=ln(x4y)−ln(7)
Kisha kuona bidhaa katika muda wa kwanza, tunatumia utawala wa bidhaa:
ln(x4y)−ln(7)=ln(x4)+ln(y)−ln(7)
Hatimaye, tunatumia utawala wa nguvu kwa muda wa kwanza:
ln(x4)+ln(y)−ln(7)=4ln(x)+ln(y)−ln(7)
Panualog(x2y3z4).
- Jibu
-
2logx+3logy−4logz
Panualog(x).
Suluhisho
log(√x)=logx(12)=12logx
Panualn(3√x2).
- Jibu
-
23lnx
Hapana. Hakuna njia ya kupanua logarithm ya jumla au tofauti ndani ya hoja ya logarithm.
Panualog6(64x3(4x+1)(2x−1)).
Suluhisho
Tunaweza kupanua kwa kutumia Bidhaa na Quotient Kanuni.
log6(64x3(4x+1)(2x−1))=log664+log6x3+log6(4x+1)−log6(2x−1)Apply the Quotient Rule=log626+log6x3+log6(4x+1)−log6(2x−1)Simplify by writing 64 as 26=6log62+3log6x+log6(4x+1)−log6(2x−1)Apply the Power Rule
Panualn(√(x−1)(2x+1)2(x2−9)).
- Jibu
-
12ln(x−1)+ln(2x+1)−ln(x+3)−ln(x−3)
Kukondosha Maneno ya Logarithmic
Tunaweza kutumia sheria za logarithms ambazo tumejifunza tu kuzidisha kiasi, tofauti, na bidhaa zilizo na msingi sawa na logarithm moja. Ni muhimu kukumbuka kwamba logarithms lazima iwe na msingi sawa wa kuunganishwa. Tutajifunza baadaye jinsi ya kubadilisha msingi wa logarithm yoyote kabla ya kufuta.
- Tumia mali ya nguvu kwanza. Tambua maneno ambayo ni bidhaa za mambo na logarithm, na uandike upya kila mmoja kama logarithm ya nguvu.
- Ifuatayo tumia mali ya bidhaa. Andika upya kiasi cha logarithms kama logarithm ya bidhaa.
- Tumia mali ya quotient mwisho. Andika upya tofauti za logarithms kama logarithm ya quotient.
Andikalog3(5)+log3(8)−log3(2) kama logarithm moja.
Suluhisho
Kutumia bidhaa na sheria za quotient
log3(5)+log3(8)=log3(5⋅8)=log3(40)
Hii inapunguza kujieleza yetu ya awali kwa
log3(40)−log3(2)
Kisha, kwa kutumia utawala wa quotient
log3(40)−log3(2)=log3(402)=log3(20)
Condenselog3−log4+log5−log6.
- Jibu
-
log(3⋅54⋅6); inaweza pia kuandikwalog(58) kwa kupunguza sehemu kwa maneno ya chini kabisa.
Condenselog2(x2)+12log2(x−1)−3log2((x+3)2).
Suluhisho
Tunatumia utawala wa nguvu kwanza:
log2(x2)+12log2(x−1)−3log2((x+3)2)=log2(x2)+log2(√x−1)−log2((x+3)6)
Halafu tunatumia utawala wa bidhaa kwa jumla:
log2(x2)+log2(√x−1)−log2((x+3)6)=log2(x2√x−1)−log2((x+3)6)
Hatimaye, tunatumia utawala wa quotient kwa tofauti:
log2(x2√x−1)−log2((x+3)6)=log2x2√x−1(x+3)6
Andika upya2logx−4log(x+5)+1xlog(3x+5) kama logarithm moja.
Suluhisho
Tunatumia utawala wa nguvu kwanza:
2logx−4log(x+5)+1xlog(3x+5)=log(x2)−log(x+5)4+log((3x+5)x−1)
Halafu tunapanga upya na kutumia utawala wa bidhaa kwa jumla:
log(x2)−log(x+5)4+log((3x+5)x−1)=log(x2)+log((3x+5)x−1−log(x+5)4=log(x2(3x+5)x−1)−log(x+5)4=logx2(3x+5)x−1(x+5)4Apply the quotient rule to the difference
Andika upyalog(5)+0.5log(x)−log(7x−1)+3log(x−1) kama logarithm moja.
- Jibu
-
log5(x−1)3√x(7x−1)
Condense4(3log(x)+log(x+5)−log(2x+3)).
- Jibu
-
logx12(x+5)4(2x+3)4; jibu hili linaweza pia kuandikwalog(x3(x+5)(2x+3))4
Kumbuka kwamba, katika kemia,pH=−log[H+]. Ikiwa mkusanyiko wa ions hidrojeni katika kioevu ni mara mbili, ni athari gani kwenye pH?
Suluhisho
TusemeC ni mkusanyiko wa awali wa ions hidrojeni, naP ni pH ya awali ya kioevu. KishaP=–log(C). Ikiwa mkusanyiko umeongezeka mara mbili, ukolezi mpya ni2C. Kisha pH ya kioevu mpya ni
pH=−log(2C)
Kutumia utawala wa bidhaa wa magogo
pH=−log(2C)=−(log(2)+log(C))=−log(2)−log(C)
TanguP=–log(C), pH mpya ni
pH=P−log(2)≈P−0.301
Wakati mkusanyiko wa ions hidrojeni ni mara mbili, pH inapungua kwa karibu0.301.
Je, pH inabadilikaje wakati mkusanyiko wa ions hidrojeni chanya unapungua kwa nusu?
- Jibu
-
PH huongezeka kwa karibu0.301.
Kutumia Mfumo wa Mabadiliko-ya-msingi kwa Logarithms
Wahesabu wengi wanaweza kutathmini magogo ya kawaida na ya asili. Ili kutathmini logarithms na msingi zaidi ya10 ore, e, tunatumia formula ya mabadiliko-ya msingi ili kuandika upya logarithm kama quotient ya logarithms ya msingi mwingine wowote; wakati wa kutumia calculator, tunataka kubadili yao kwa magogo ya kawaida au ya asili.
Ili kupata formula ya mabadiliko-msingi, tunatumia mali moja kwa moja na utawala wa nguvu kwa logarithms.
Kutokana na idadi yoyote chanya halisiMb,, nan, wapin≠1 nab≠1, sisi kuonyesha
logbM=lognMlognb
Hebuy=logbM. Kwa kuchukua msingi wa login wa pande zote mbili za equation, tunakuja fomu ya kielelezo, yaaniby=M. Inafuata kwamba
logn(by)=lognMApply the one-to-one propertyylognb=lognMApply the power rule for logarithmsy=lognMlognbIsolate ylogbM=lognMlognbSubstitute for y
Kwa mfano, kutathminilog536 kutumia calculator, lazima kwanza kuandika upya maneno kama quotient ya magogo ya kawaida au ya asili. Tutatumia logi ya kawaida.
log536=log(36)log(5)Apply the change of base formula using base 10≈2.2266Use a calculator to evaluate to 4 decimal places
Fomu ya mabadiliko-msingi inaweza kutumika kutathmini logarithm na msingi wowote.
Kwa idadi yoyote chanya halisiM,b, nan, wapin≠1 nab≠1,
logbM=lognMlognb
Inafuata kwamba formula ya mabadiliko-ya msingi inaweza kutumika kuandika upya logarithm na msingi wowote kama quotient ya magogo ya kawaida au ya asili.
logbM=lnMlnb
na
logbM=logMlogb
- Kuamua msingi mpyan, kukumbuka kuwa logi ya kawaidalog(x), ina msingi wa 10, na logi ya asililn(x), ina msingie.
- Andika upya logi kama quotient kutumia formula ya mabadiliko-msingi
- Nambari ya quotient itakuwa logarithm na msingin na hojaM.
- Denominator ya quotient itakuwa logarithm na msingin na hojab.
Badilishalog53 kwa quotient ya logarithms asili.
Suluhisho
Kwa sababu tutakuwa kuonyeshalog53 kama quotient ya logarithms asili, msingi mpya,n=e.
Tunaandika upya logi kama quotient kutumia formula ya mabadiliko-msingi. Nambari ya quotient itakuwa logi ya asili na hoja3. Denominator ya quotient itakuwa logi ya asili na hoja 5.
logbM=lnMlnb
log53=ln3ln5
Badilishalog0.58 kwa quotient ya logarithms asili.
- Jibu
-
ln8ln0.5
Ndiyo. Kumbuka kwambalog9 maanalog109. Hivyo,log9=ln9ln10.
Tathminilog2(10) kutumia formula ya mabadiliko-ya msingi na calculator.
Suluhisho
Kwa mujibu wa formula ya mabadiliko-msingi, tunaweza kuandika upya msingi wa logi2 kama logarithm ya msingi mwingine wowote. Kwa kuwa mahesabu yetu yanaweza kutathmini logi ya asili, tunaweza kuchagua kutumia logarithm ya asili, ambayo ni msingi wa logie.
log210=ln10ln2Apply the change of base formula using base e≈3.3219Use a calculator to evaluate to 4 decimal places
Tathminilog5(100) kutumia formula ya mabadiliko-ya msingi.
- Jibu
-
ln100ln5≈4.60511.6094=2.861
Fikia rasilimali hizi mtandaoni kwa maelekezo ya ziada na ufanyie mazoezi na sheria za logarithms.
- Mali ya Logarithms
- Panua Maneno ya Logarithmic
- Tathmini ya kujieleza ya asili ya Logarithmic
Mlinganyo muhimu
Utawala wa Bidhaa kwa Logarithms | logb(MN)=logb(M)+logb(N) |
Utawala wa Quotient kwa Logarithms | logb(MN)=logbM−logbN |
Utawala wa Nguvu kwa Logarithms | logb(Mn)=nlogbM |
Mfumo wa Mabadiliko-ya-msingi | logbM=lognMlognbn>0,n≠1,b≠1 |
Dhana muhimu
- Tunaweza kutumia utawala wa bidhaa wa logarithms kuandika upya logi ya bidhaa kama jumla ya logarithms. Angalia Mfano4.5.1.
- Tunaweza kutumia utawala wa quotient wa logarithms kuandika upya logi ya quotient kama tofauti ya logarithms. Angalia Mfano4.5.2.
- Tunaweza kutumia utawala wa nguvu kwa logarithms kuandika upya logi ya nguvu kama bidhaa ya exponent na logi ya msingi wake. Angalia Mfano4.5.3, Mfano4.5.4, na Mfano4.5.5.
- Tunaweza kutumia utawala wa bidhaa, utawala wa quotient, na utawala wa nguvu pamoja ili kuchanganya au kupanua logarithm na pembejeo tata. Angalia Mfano4.5.6, Mfano4.5.7, na Mfano4.5.8.
- Sheria za logarithms pia zinaweza kutumiwa kupunguza kiasi, tofauti, na bidhaa zilizo na msingi sawa na logarithm moja. Angalia Mfano4.5.9, Mfano4.5.10, Mfano4.5.11, na Mfano4.5.12.
- Tunaweza kubadilisha logarithm na msingi wowote kwa quotient ya logarithms na msingi nyingine yoyote kwa kutumia mabadiliko ya-msingi formula. Angalia Mfano4.5.13.
- Fomu ya mabadiliko-msingi mara nyingi hutumiwa kuandika upya logarithm na msingi zaidi ya 10 nae kama quotient ya magogo ya asili au ya kawaida. Kwa njia hiyo calculator inaweza kutumika kutathmini. Angalia Mfano4.5.14.