Класс 11

Класс 11Функции и графикиТипы задач


Логарифмическая функция


Логарифмические функции являются фундаментальной частью математики, особенно в тех контекстах, где участвуют экспоненциальный рост или снижение. Логарифмическая функция является обратной функцией к экспоненциальной. Проще говоря, если вы знаете значение показателя степени и хотите найти корневую базу, вы можете использовать логарифмическую функцию, чтобы найти эту базу. Давайте использовать логарифмы. Попробуем понять, что такое логарифмические функции, как они изображаются и изучим их применение на различных примерах и наглядных пособиях.

Понимание логарифмических функций

Логарифмическая функция выражается как:

y = log b (x)

В этом выражении:

  • b — основание логарифма.
  • x — аргумент логарифма.
  • y — показатель степени, к которому x получен путем возведения в степень основание b.

Важно помнить связь между логарифмами и экспонентами. Если:

b y = x

Эквивалентная логарифмическая форма:

y = log b (x)

Рассмотрим это графически на примере.

X Y y = log 2 (x)

Общие основания

В зависимости от контекста используются различные основания в логарифмических функциях. Наиболее распространенные базы:

  • Основание 10: Это известно как десятичный логарифм, обозначается log(x), или иногда пишется как log 10 (x).
  • Основание e: Известно как натуральный логарифм, обозначается как ln(x). Здесь e — это число Эйлера, которое приблизительно равно 2.71828.
  • Двоичный логарифм: где основание b равно 2, обозначается как log 2 (x).

Свойства логарифмов

Логарифмы обладают несколькими важными свойствами, которые делают их очень полезными для вычислений:

1. Правило произведения

Логарифм произведения равен сумме логарифмов следующих множителей:

log b (xy) = log b (x) + log b (y)

2. Правило частного

Логарифм частного равен разности логарифмов:

log b (x/y) = log b (x) - log b (y)

3. Правило степени

Логарифм степени равен показателю, умноженному на логарифм основания:

log b (x n) = n*log b (x)

4. Формула изменения основания

Логарифмы могут быть переведены из одного основания в другое с использованием формулы изменения основания. Например, чтобы перевести log b (x) в основание 10:

log b (x) = log(x) / log(b)

Графики логарифмических функций

График логарифмической функции — это кривая, которая растет слева направо. В отличие от экспоненциальных функций, которые увеличиваются или уменьшаются быстро, логарифмические функции растут непрерывно.

Типичный график y = log 2 (x) показан ниже:

X Y y = log 2 (x)

Основные моменты, которые стоит отметить по графику:

  • График проходит через точку (1, 0). Это потому что любой логарифм 1 равен нулю, так как b 0 = 1.
  • У графика вертикальная асимптота при x = 0; он приближается к оси y, но никогда ее не касается.
  • Эта функция не определена для x ≤ 0, так как логарифм нуля или отрицательного числа невозможно взять.

Примеры и применения

Пример 1: Вычисление логарифма

Вычислить log 10 (1000).

Мы знаем, что 10 3 = 1000, так что на основе этого log 10 (1000) = 3.

Пример 2: Использование свойств логарифмов

Упростить log 2 (32) - log 2 (4)

Используя правило частного:

log 2 (32/4) = log 2 (8)

Поскольку 2 3 = 8, log 2 (8) = 3.

Применения в реальной жизни

Логарифмические функции используются во многих приложениях в реальной жизни, таких как:

  • Измерение землетрясений: Шкала Рихтера для землетрясений является логарифмической. Землетрясение магнитудой 7.0 является в десять раз более мощным, чем землетрясение магнитудой 6.0.
  • Уровень pH: Шкала pH в химии — это логарифмическая мера концентрации ионов водорода в растворе. pH 3 в десять раз более кислый, чем pH 4.
  • Интенсивность звука: В акустике децибел (дБ) измеряет интенсивность звука логарифмически.

Заключение

Логарифмические функции являются важным математическим инструментом для анализа явлений, показывающих экспоненциальный рост или уменьшение. Благодаря свойствам и поведению логарифмов мы можем лучше понимать сложные системы и наборы данных. Исследуя различные примеры и изображая эти функции на графике, мы получаем более интуитивное понимание того, как работают логарифмы. Будь то вычисление интенсивности звука или навигация по химической шкале кислотности, логарифмические функции имеют важное значение для теоретической математики и практического применения.


Класс 11 → 2.1.4


U
username
0%
завершено в Класс 11


комментарии