विभिन्न आधारों के साथ लघुगणक को हल करना। लघुगणकीय समीकरणों को हल करना - अंतिम पाठ

• कोलमोगोरोव ए.एन., अब्रामोव ए.एम., डुडनित्सिन यू.पी. और अन्य। बीजगणित और विश्लेषण की शुरुआत: सामान्य शिक्षा संस्थानों के ग्रेड 10 - 11 के लिए पाठ्यपुस्तक।
• गुसेव वी.ए., मोर्दकोविच ए.जी. गणित (तकनीकी स्कूलों में प्रवेश करने वालों के लिए एक मैनुअल)।

लघुगणक के मूल गुण, लघुगणक ग्राफ, परिभाषा का क्षेत्र, मानों का सेट, मूल सूत्र, बढ़ते और घटते हुए दिए गए हैं। लघुगणक का व्युत्पन्न ज्ञात करने पर विचार किया जाता है। साथ ही अभिन्न, शक्ति श्रृंखला विस्तार और जटिल संख्याओं का उपयोग करके प्रतिनिधित्व।

लघुगणक की परिभाषा

आधार ए के साथ लघुगणक y का एक फलन है (x) = x लॉग करें, आधार a: x के साथ घातीय फलन का व्युत्क्रम (वाई) = ए वाई.

दशमलव लघुगणककिसी संख्या के आधार का लघुगणक है 10 : लॉग x ≡ लॉग 10 x.

प्राकृतिकई के आधार का लघुगणक है: एलएन एक्स ≡ लॉग ई एक्स.

2,718281828459045... ;
.

लघुगणक का ग्राफ़ घातीय फ़ंक्शन के ग्राफ़ से सीधी रेखा y = x के संबंध में प्रतिबिंबित करके प्राप्त किया जाता है। बाईं ओर फ़ंक्शन y के ग्राफ़ हैं (x) = x लॉग करेंचार मानों के लिए लघुगणक आधार: ए = 2 , ए = 8 , ए = 1/2 और एक = 1/8 . ग्राफ दिखाता है कि जब एक > 1 लघुगणक नीरस रूप से बढ़ता है। जैसे-जैसे x बढ़ता है, विकास काफी धीमा हो जाता है। पर 0 < a < 1 लघुगणक नीरस रूप से घटता है।

लघुगणक के गुण

डोमेन, मानों का सेट, बढ़ रहा है, घट रहा है

लघुगणक एक मोनोटोनिक फ़ंक्शन है, इसलिए इसका कोई चरम नहीं है। लघुगणक के मुख्य गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं।

निजी मूल्य

आधार 10 का लघुगणक कहलाता है दशमलव लघुगणकऔर इसे इस प्रकार दर्शाया गया है:

आधार का लघुगणक इबुलाया प्राकृतिक:

लघुगणक के लिए मूल सूत्र

व्युत्क्रम फलन की परिभाषा से उत्पन्न लघुगणक के गुण:

लघुगणक का मुख्य गुण और उसके परिणाम

आधार प्रतिस्थापन सूत्र

लोगारित्मलघुगणक लेने की गणितीय संक्रिया है। लघुगणक लेते समय, कारकों के उत्पादों को पदों के योग में बदल दिया जाता है।

पोटेंशिएशनलघुगणक की व्युत्क्रम गणितीय संक्रिया है। पोटेंशिएशन के दौरान, किसी दिए गए आधार को अभिव्यक्ति की डिग्री तक बढ़ाया जाता है जिस पर पोटेंशिएशन किया जाता है। इस स्थिति में, पदों का योग कारकों के उत्पादों में बदल जाता है।

लघुगणक के लिए बुनियादी सूत्रों का प्रमाण

लघुगणक से संबंधित सूत्र घातांकीय फलनों के सूत्रों और व्युत्क्रम फलन की परिभाषा से अनुसरण करते हैं।

घातीय फ़ंक्शन की संपत्ति पर विचार करें
.
तब
.
आइए घातीय फ़ंक्शन की संपत्ति को लागू करें
:
.

आइए आधार प्रतिस्थापन सूत्र को सिद्ध करें।
;
.
सी = बी मानते हुए, हमारे पास है:

उलटा काम करना

आधार a के लघुगणक का व्युत्क्रम घातांक a के साथ एक घातांकीय फलन है।

तो अगर

तो अगर

लघुगणक का व्युत्पन्न

मापांक x के लघुगणक का व्युत्पन्न:
.
nवें क्रम का व्युत्पन्न:
.
सूत्र व्युत्पन्न करना > > >

लघुगणक का व्युत्पन्न ज्ञात करने के लिए, इसे आधार तक घटाया जाना चाहिए इ.
;
.

अभिन्न

लघुगणक के अभिन्न अंग की गणना भागों द्वारा एकीकृत करके की जाती है:।
इसलिए,

सम्मिश्र संख्याओं का उपयोग करते हुए व्यंजक

सम्मिश्र संख्या फलन पर विचार करें जेड:
.
आइए एक सम्मिश्र संख्या को व्यक्त करें जेडमॉड्यूल के माध्यम से आरऔर तर्क φ :
.
फिर, लघुगणक के गुणों का उपयोग करते हुए, हमारे पास है:
.
या

हालाँकि, तर्क φ विशिष्ट रूप से परिभाषित नहीं. यदि आप डालते हैं
, जहां n एक पूर्णांक है,
तो यह अलग-अलग के लिए एक ही संख्या होगी एन.

इसलिए, एक जटिल चर के एक फ़ंक्शन के रूप में लघुगणक, एकल-मूल्य वाला फ़ंक्शन नहीं है।

शक्ति शृंखला विस्तार

जब विस्तार होता है:

सन्दर्भ:
में। ब्रोंस्टीन, के.ए. सेमेन्डयेव, इंजीनियरों और कॉलेज के छात्रों के लिए गणित की पुस्तिका, "लैन", 2009।

लघुगणक क्या है?

ध्यान!
अतिरिक्त भी हैं
विशेष धारा 555 में सामग्री।
उन लोगों के लिए जो बहुत "बहुत नहीं..." हैं
और उन लोगों के लिए जो "बहुत ज्यादा...")

लघुगणक क्या है? लघुगणक कैसे हल करें? ये प्रश्न कई स्नातकों को भ्रमित करते हैं। परंपरागत रूप से, लघुगणक का विषय जटिल, समझ से बाहर और डरावना माना जाता है। विशेषकर लघुगणक वाले समीकरण।

यह बिल्कुल सच नहीं है। बिल्कुल! मुझ पर विश्वास नहीं है? अच्छा। अब, केवल 10-20 मिनट में आप:

1. आप समझ जायेंगे लघुगणक क्या है.

2. घातीय समीकरणों की एक पूरी कक्षा को हल करना सीखें। भले ही आपने उनके बारे में कुछ नहीं सुना हो.

3. सरल लघुगणक की गणना करना सीखें।

इसके अलावा, इसके लिए आपको केवल गुणन तालिका और किसी संख्या को घात तक कैसे बढ़ाया जाए यह जानने की आवश्यकता होगी...

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आप फ़ंक्शंस और डेरिवेटिव से परिचित हो सकते हैं।

संख्या b (b > 0) से आधार a (a > 0, a ≠ 1) का लघुगणक- घातांक जिससे संख्या a को b प्राप्त करने के लिए बढ़ाया जाना चाहिए।

बी का आधार 10 लघुगणक इस प्रकार लिखा जा सकता है लॉग(बी), और आधार ई का लघुगणक (प्राकृतिक लघुगणक) है एलएन(बी).

लघुगणक के साथ समस्याओं को हल करते समय अक्सर उपयोग किया जाता है:

लघुगणक के गुण

ये चार मुख्य हैं लघुगणक के गुण.

मान लीजिए a > 0, a ≠ 1, x > 0 और y > 0.

संपत्ति 1. उत्पाद का लघुगणक

उत्पाद का लघुगणकलघुगणक के योग के बराबर:

लॉग ए (एक्स ⋅ वाई) = लॉग ए एक्स + लॉग ए वाई

गुण 2. भागफल का लघुगणक

भागफल का लघुगणकलघुगणक के अंतर के बराबर:

लॉग ए (एक्स / वाई) = लॉग ए एक्स - लॉग ए वाई

संपत्ति 3. शक्ति का लघुगणक

डिग्री का लघुगणकघात और लघुगणक के गुणनफल के बराबर:

यदि लघुगणक का आधार डिग्री में है, तो दूसरा सूत्र लागू होता है:

गुण 4. मूल का लघुगणक

यह गुण किसी घात के लघुगणक के गुण से प्राप्त किया जा सकता है, क्योंकि घात का nवाँ मूल 1/n की घात के बराबर है:

एक आधार के लघुगणक को दूसरे आधार के लघुगणक में बदलने का सूत्र

लघुगणक पर विभिन्न समस्याओं को हल करते समय भी इस सूत्र का उपयोग अक्सर किया जाता है:

विशेष मामला:

लघुगणक (असमानताएं) की तुलना करना

आइए हमारे पास समान आधार वाले लघुगणक के तहत 2 फ़ंक्शन f(x) और g(x) हैं और उनके बीच एक असमानता चिह्न है:

उनकी तुलना करने के लिए, आपको सबसे पहले लघुगणक के आधार को देखना होगा:

• यदि a > 0, तो f(x) > g(x) > 0
• यदि 0< a < 1, то 0 < f(x) < g(x)

लघुगणक के साथ समस्याओं को कैसे हल करें: उदाहरण

लघुगणक के साथ समस्याएँकार्य 5 और कार्य 7 में ग्रेड 11 के लिए गणित में एकीकृत राज्य परीक्षा में शामिल, आप हमारी वेबसाइट पर उपयुक्त अनुभागों में समाधान के साथ कार्य पा सकते हैं। साथ ही, गणित कार्य बैंक में लघुगणक वाले कार्य पाए जाते हैं। आप साइट पर खोज कर सभी उदाहरण पा सकते हैं।

लघुगणक क्या है

स्कूली गणित पाठ्यक्रमों में लघुगणक को हमेशा एक कठिन विषय माना गया है। लघुगणक की कई अलग-अलग परिभाषाएँ हैं, लेकिन किसी कारण से अधिकांश पाठ्यपुस्तकें उनमें से सबसे जटिल और असफल परिभाषाओं का उपयोग करती हैं।

हम लघुगणक को सरल एवं स्पष्ट रूप से परिभाषित करेंगे। ऐसा करने के लिए, आइए एक तालिका बनाएं:

तो, हमारे पास दो की शक्तियाँ हैं।

लघुगणक - गुण, सूत्र, कैसे हल करें

यदि आप नीचे की पंक्ति से संख्या लेते हैं, तो आप आसानी से उस शक्ति का पता लगा सकते हैं जिस तक आपको इस संख्या को प्राप्त करने के लिए दो को उठाना होगा। उदाहरण के लिए, 16 प्राप्त करने के लिए, आपको दो को चौथी घात तक बढ़ाने की आवश्यकता है। और 64 प्राप्त करने के लिए, आपको दो को छठी घात तक बढ़ाने की आवश्यकता है। इसे तालिका से देखा जा सकता है।

और अब - वास्तव में, लघुगणक की परिभाषा:

तर्क x का आधार a वह शक्ति है जिससे संख्या x प्राप्त करने के लिए संख्या a को बढ़ाया जाना चाहिए।

पदनाम: लॉग ए एक्स = बी, जहां ए आधार है, एक्स तर्क है, बी वह है जो लघुगणक वास्तव में बराबर है।

उदाहरण के लिए, 2 3 = 8 ⇒log 2 8 = 3 (8 का आधार 2 लघुगणक तीन है क्योंकि 2 3 = 8)। उसी सफलता के साथ, लॉग 2 64 = 6, क्योंकि 2 6 = 64।

किसी दिए गए आधार पर किसी संख्या का लघुगणक ज्ञात करने की संक्रिया कहलाती है। तो, आइए अपनी तालिका में एक नई पंक्ति जोड़ें:

दुर्भाग्य से, सभी लघुगणक की गणना इतनी आसानी से नहीं की जाती है। उदाहरण के लिए, लघुगणक 2 5 खोजने का प्रयास करें। संख्या 5 तालिका में नहीं है, लेकिन तर्क बताता है कि लघुगणक अंतराल पर कहीं स्थित होगा। क्योंकि 2 2< 5 < 2 3 , а чем больше степень двойки, тем больше получится число.

ऐसी संख्याओं को अपरिमेय कहा जाता है: दशमलव बिंदु के बाद की संख्याओं को अनंत तक लिखा जा सकता है, और उन्हें कभी भी दोहराया नहीं जाता है। यदि लघुगणक अपरिमेय हो जाता है, तो इसे इस प्रकार छोड़ना बेहतर है: लघुगणक 2 5, लघुगणक 3 8, लघुगणक 5 100।

यह समझना महत्वपूर्ण है कि लघुगणक दो चर (आधार और तर्क) के साथ एक अभिव्यक्ति है। पहले तो कई लोग भ्रमित हो जाते हैं कि आधार कहां है और तर्क कहां है। कष्टप्रद ग़लतफहमियों से बचने के लिए, बस चित्र देखें:

हमारे सामने लघुगणक की परिभाषा से अधिक कुछ नहीं है। याद करना: लघुगणक एक शक्ति है, जिसमें तर्क प्राप्त करने के लिए आधार बनाया जाना चाहिए। यह आधार है जिसे एक शक्ति तक उठाया जाता है - इसे चित्र में लाल रंग में हाइलाइट किया गया है। इससे पता चलता है कि आधार हमेशा सबसे नीचे होता है! मैं अपने विद्यार्थियों को पहले पाठ में ही यह अद्भुत नियम बता देता हूँ - और कोई भ्रम पैदा नहीं होता।

लघुगणक कैसे गिनें

हमने परिभाषा का पता लगा लिया है - जो कुछ बचा है वह सीखना है कि लघुगणक की गणना कैसे करें, अर्थात्। "लॉग" चिह्न से छुटकारा पाएं। आरंभ करने के लिए, हम ध्यान दें कि परिभाषा से दो महत्वपूर्ण तथ्य निकलते हैं:

1. तर्क और आधार सदैव शून्य से बड़ा होना चाहिए। यह एक तर्कसंगत घातांक द्वारा डिग्री की परिभाषा से अनुसरण करता है, जिसमें लघुगणक की परिभाषा कम हो जाती है।
2. आधार एक से भिन्न होना चाहिए, क्योंकि किसी भी स्तर तक एक अभी भी एक ही रहता है। इस कारण से, यह प्रश्न कि "दो प्राप्त करने के लिए एक को किस शक्ति तक बढ़ाया जाना चाहिए" निरर्थक है। ऐसी कोई डिग्री नहीं है!

ऐसे प्रतिबंध कहलाते हैं स्वीकार्य मूल्यों की सीमा(ओडीजेड)। यह पता चला है कि लघुगणक का ODZ इस तरह दिखता है: log a x = b ⇒x > 0, a > 0, a ≠ 1.

ध्यान दें कि संख्या b (लघुगणक का मान) पर कोई प्रतिबंध नहीं है। उदाहरण के लिए, लघुगणक ऋणात्मक हो सकता है: लघुगणक 2 0.5 = −1, क्योंकि 0.5 = 2 −1.

हालाँकि, अब हम केवल संख्यात्मक अभिव्यक्तियों पर विचार कर रहे हैं, जहाँ लघुगणक का VA जानने की आवश्यकता नहीं है। कार्यों के लेखकों द्वारा सभी प्रतिबंधों को पहले ही ध्यान में रखा जा चुका है। लेकिन जब लघुगणक समीकरण और असमानताएं चलन में आएंगी, तो डीएल आवश्यकताएं अनिवार्य हो जाएंगी। आख़िरकार, आधार और तर्क में बहुत मजबूत निर्माण शामिल हो सकते हैं जो जरूरी नहीं कि उपरोक्त प्रतिबंधों के अनुरूप हों।

आइए अब लघुगणक की गणना के लिए सामान्य योजना देखें। इसमें तीन चरण होते हैं:

1. आधार a और तर्क x को एक घात के रूप में व्यक्त करें जिसका न्यूनतम संभव आधार एक से अधिक हो। साथ ही, दशमलव से छुटकारा पाना बेहतर है;
2. चर b के लिए समीकरण हल करें: x = a b ;
3. परिणामी संख्या b उत्तर होगी।

बस इतना ही! यदि लघुगणक अपरिमेय हो जाता है, तो यह पहले चरण में ही दिखाई देगा। यह आवश्यकता कि आधार एक से बड़ा हो, बहुत महत्वपूर्ण है: इससे त्रुटि की संभावना कम हो जाती है और गणनाएँ बहुत सरल हो जाती हैं। दशमलव भिन्नों के साथ भी ऐसा ही है: यदि आप उन्हें तुरंत सामान्य भिन्नों में बदल दें, तो बहुत कम त्रुटियाँ होंगी।

आइए विशिष्ट उदाहरणों का उपयोग करके देखें कि यह योजना कैसे काम करती है:

काम। लघुगणक की गणना करें: लघुगणक 5 25

1. आइए आधार और तर्क की कल्पना पाँच की घात के रूप में करें: 5 = 5 1 ; 25 = 5 2 ;

आइए समीकरण बनाएं और हल करें:
लॉग 5 25 = बी ⇒(5 1) बी = 5 2 ⇒5 बी = 5 2 ⇒ बी = 2;

2. हमें उत्तर मिला: 2.

काम। लघुगणक की गणना करें:

काम। लघुगणक की गणना करें: लघुगणक 4 64

1. आइए आधार और तर्क की कल्पना दो की घात के रूप में करें: 4 = 2 2 ; 64 = 2 6 ;
2. आइए समीकरण बनाएं और हल करें:
   लॉग 4 64 = बी ⇒(2 2) बी = 2 6 ⇒2 2बी = 2 6 ⇒2बी = 6 ⇒ बी = 3;
3. हमें उत्तर मिला: 3.

काम। लघुगणक की गणना करें: लघुगणक 16 1

1. आइए आधार और तर्क की कल्पना दो की घात के रूप में करें: 16 = 2 4 ; 1 = 2 0 ;
2. आइए समीकरण बनाएं और हल करें:
   लॉग 16 1 = बी ⇒(2 4) बी = 2 0 ⇒2 4बी = 2 0 ⇒4बी = 0 ⇒ बी = 0;
3. हमें उत्तर मिला: 0.

काम। लघुगणक की गणना करें: लघुगणक 7 14

1. आइए आधार और तर्क की कल्पना सात की घात के रूप में करें: 7 = 7 1 ; 14 को सात की घात के रूप में प्रदर्शित नहीं किया जा सकता, क्योंकि 7 1< 14 < 7 2 ;
2. पिछले पैराग्राफ से यह पता चलता है कि लघुगणक की गिनती नहीं होती है;
3. उत्तर कोई परिवर्तन नहीं है: लॉग 7 14।

अंतिम उदाहरण पर एक छोटा सा नोट। आप यह कैसे सुनिश्चित कर सकते हैं कि एक संख्या किसी अन्य संख्या की सटीक घात नहीं है? यह बहुत सरल है - बस इसे अभाज्य गुणनखंडों में शामिल करें। यदि विस्तार में कम से कम दो अलग-अलग कारक हैं, तो संख्या सटीक शक्ति नहीं है।

काम। पता लगाएँ कि क्या संख्याएँ सटीक घात हैं: 8; 48; 81; 35; 14.

8 = 2 · 2 · 2 = 2 3 - सटीक डिग्री, क्योंकि केवल एक गुणक है;
48 = 6 · 8 = 3 · 2 · 2 · 2 · 2 = 3 · 2 4 - एक सटीक घात नहीं है, क्योंकि दो कारक हैं: 3 और 2;
81 = 9 · 9 = 3 · 3 · 3 · 3 = 3 4 - सटीक डिग्री;
35 = 7 · 5 - फिर से कोई सटीक शक्ति नहीं;
14 = 7 · 2 - फिर भी कोई सटीक डिग्री नहीं;

यह भी ध्यान दें कि अभाज्य संख्याएँ हमेशा स्वयं की सटीक घातें होती हैं।

दशमलव लघुगणक

कुछ लघुगणक इतने सामान्य हैं कि उनका एक विशेष नाम और प्रतीक होता है।

तर्क का x आधार 10 का लघुगणक है, अर्थात संख्या x प्राप्त करने के लिए संख्या 10 को जिस शक्ति तक बढ़ाया जाना चाहिए। पदनाम: एलजी एक्स.

उदाहरण के लिए, लॉग 10 = 1; एलजी 100 = 2; एलजी 1000 = 3 - आदि।

अब से, जब पाठ्यपुस्तक में "फाइंड एलजी 0.01" जैसा वाक्यांश दिखाई दे, तो जान लें कि यह कोई टाइपो त्रुटि नहीं है। यह दशमलव लघुगणक है. हालाँकि, यदि आप इस संकेतन से अपरिचित हैं, तो आप इसे हमेशा फिर से लिख सकते हैं:
लॉग एक्स = लॉग 10 एक्स

जो कुछ सामान्य लघुगणक के लिए सत्य है वह दशमलव लघुगणक के लिए भी सत्य है।

प्राकृतिक

एक और लघुगणक है जिसका अपना पदनाम है। कुछ मायनों में, यह दशमलव से भी अधिक महत्वपूर्ण है। हम प्राकृतिक लघुगणक के बारे में बात कर रहे हैं।

तर्क का x आधार e का लघुगणक है, अर्थात वह शक्ति जिससे संख्या x प्राप्त करने के लिए संख्या e को बढ़ाया जाना चाहिए। पदनाम: एलएन एक्स।

बहुत से लोग पूछेंगे: ई संख्या क्या है? यह एक अपरिमेय संख्या है, इसका सटीक मान न तो पाया जा सकता है और न ही लिखा जा सकता है। मैं केवल प्रथम आंकड़े दूँगा:
ई = 2.718281828459…

यह नंबर क्या है और इसकी आवश्यकता क्यों है, इसके बारे में हम विस्तार से नहीं बताएंगे। बस याद रखें कि ई प्राकृतिक लघुगणक का आधार है:
एलएन एक्स = लॉग ई एक्स

इस प्रकार ln e = 1; एलएन ई 2 = 2; एलएन ई 16 = 16 - आदि। दूसरी ओर, ln 2 एक अपरिमेय संख्या है। सामान्य तौर पर, किसी भी परिमेय संख्या का प्राकृतिक लघुगणक अपरिमेय होता है। बेशक, एक को छोड़कर: एलएन 1 = 0।

प्राकृतिक लघुगणक के लिए, वे सभी नियम मान्य हैं जो सामान्य लघुगणक के लिए सत्य हैं।

यह सभी देखें:

लघुगणक. लघुगणक के गुण (लघुगणक की शक्ति)।

किसी संख्या को लघुगणक के रूप में कैसे निरूपित करें?

हम लघुगणक की परिभाषा का उपयोग करते हैं।

लघुगणक एक घातांक है जिसके आधार को लघुगणक चिह्न के अंतर्गत संख्या प्राप्त करने के लिए ऊपर उठाया जाना चाहिए।

इस प्रकार, एक निश्चित संख्या c को आधार a के लघुगणक के रूप में दर्शाने के लिए, आपको लघुगणक के आधार के समान आधार वाली एक घात को लघुगणक के चिह्न के नीचे रखना होगा, और इस संख्या c को घातांक के रूप में लिखना होगा:

बिल्कुल किसी भी संख्या को लघुगणक के रूप में दर्शाया जा सकता है - सकारात्मक, नकारात्मक, पूर्णांक, भिन्नात्मक, तर्कसंगत, अपरिमेय:

किसी परीक्षण या परीक्षा की तनावपूर्ण परिस्थितियों में ए और सी को भ्रमित न करने के लिए, आप निम्नलिखित याद रखने के नियम का उपयोग कर सकते हैं:

जो नीचे है वह नीचे जाता है, जो ऊपर है वह ऊपर जाता है।

उदाहरण के लिए, आपको संख्या 2 को आधार 3 के लघुगणक के रूप में प्रस्तुत करने की आवश्यकता है।

हमारे पास दो संख्याएँ हैं - 2 और 3. ये संख्याएँ आधार और घातांक हैं, जिन्हें हम लघुगणक के चिह्न के नीचे लिखेंगे। यह निर्धारित करना बाकी है कि इनमें से कौन सी संख्या नीचे लिखी जानी चाहिए, डिग्री के आधार तक, और कौन सी - ऊपर, घातांक तक।

लघुगणक के अंकन में आधार 3 सबसे नीचे है, जिसका अर्थ है कि जब हम आधार 3 के लघुगणक के रूप में दो का प्रतिनिधित्व करते हैं, तो हम आधार के नीचे 3 भी लिखेंगे।

2 तीन से अधिक है. और डिग्री दो के अंकन में हम तीन के ऊपर लिखते हैं, यानी एक प्रतिपादक के रूप में:

लघुगणक. प्रथम स्तर।

लघुगणक

लोगारित्मसकारात्मक संख्या बीपर आधारित ए, कहाँ ए > 0, ए ≠ 1, वह घातांक कहलाता है जिससे संख्या बढ़ाई जानी चाहिए ए, प्राप्त करने के लिए बी.

लघुगणक की परिभाषासंक्षेप में इस प्रकार लिखा जा सकता है:

यह समानता के लिए मान्य है बी > 0, ए > 0, ए ≠ 1.इसे आमतौर पर कहा जाता है लघुगणकीय पहचान.
किसी संख्या का लघुगणक ज्ञात करने की क्रिया कहलाती है लघुगणक द्वारा.

लघुगणक के गुण:

उत्पाद का लघुगणक:

भागफल का लघुगणक:

लघुगणक आधार को बदलना:

डिग्री का लघुगणक:

मूल का लघुगणक:

शक्ति आधार के साथ लघुगणक:

दशमलव और प्राकृतिक लघुगणक.

दशमलव लघुगणकसंख्याएँ इस संख्या के लघुगणक को आधार 10 पर कॉल करें और   lg लिखें बी
प्राकृतिकसंख्याओं को आधार से उस संख्या का लघुगणक कहा जाता है इ, कहाँ इ- एक अपरिमेय संख्या लगभग 2.7 के बराबर। साथ ही वे एलएन लिखते हैं बी.

बीजगणित और ज्यामिति पर अन्य नोट्स

लघुगणक के मूल गुण

लघुगणक के मूल गुण

लघुगणक, किसी भी संख्या की तरह, हर तरह से जोड़ा, घटाया और परिवर्तित किया जा सकता है। लेकिन चूंकि लघुगणक बिल्कुल सामान्य संख्याएं नहीं हैं, इसलिए यहां नियम हैं, जिन्हें कहा जाता है मुख्य गुण.

आपको निश्चित रूप से इन नियमों को जानने की आवश्यकता है - इनके बिना, एक भी गंभीर लघुगणकीय समस्या का समाधान नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, उनमें से बहुत कम हैं - आप एक दिन में सब कुछ सीख सकते हैं। तो चलो शुरू हो जाओ।

लघुगणक जोड़ना और घटाना

समान आधार वाले दो लघुगणक पर विचार करें: लघुगणक x और लघुगणक y। फिर उन्हें जोड़ा और घटाया जा सकता है, और:

1. लॉग ए एक्स + लॉग ए वाई = लॉग ए (एक्स वाई);
2. लॉग ए एक्स - लॉग ए वाई = लॉग ए (एक्स: वाई)।

तो, लघुगणक का योग उत्पाद के लघुगणक के बराबर है, और अंतर भागफल के लघुगणक के बराबर है। कृपया ध्यान दें: यहां मुख्य बिंदु यह है समान आधार. यदि कारण भिन्न हों तो ये नियम काम नहीं करते!

ये सूत्र आपको एक लघुगणकीय अभिव्यक्ति की गणना करने में मदद करेंगे, भले ही इसके अलग-अलग हिस्सों पर विचार न किया गया हो (पाठ "लघुगणक क्या है" देखें)। उदाहरणों पर एक नज़र डालें और देखें:

लॉग 6 4 + लॉग 6 9।

चूँकि लघुगणक का आधार समान होता है, हम योग सूत्र का उपयोग करते हैं:
लॉग 6 4 + लॉग 6 9 = लॉग 6 (4 9) = लॉग 6 36 = 2।

काम। व्यंजक का मान ज्ञात कीजिए: log 2 48 − log 2 3.

आधार समान हैं, हम अंतर सूत्र का उपयोग करते हैं:
लॉग 2 48 - लॉग 2 3 = लॉग 2 (48:3) = लॉग 2 16 = 4।

काम। व्यंजक का मान ज्ञात कीजिए: log 3 135 − log 3 5.

फिर से आधार वही हैं, इसलिए हमारे पास है:
लॉग 3 135 - लॉग 3 5 = लॉग 3 (135:5) = लॉग 3 27 = 3।

जैसा कि आप देख सकते हैं, मूल अभिव्यक्तियाँ "खराब" लघुगणक से बनी हैं, जिनकी गणना अलग से नहीं की जाती है। लेकिन परिवर्तनों के बाद, पूरी तरह से सामान्य संख्याएँ प्राप्त होती हैं। कई परीक्षण इसी तथ्य पर आधारित होते हैं. हाँ, एकीकृत राज्य परीक्षा में परीक्षण जैसी अभिव्यक्तियाँ पूरी गंभीरता से (कभी-कभी वस्तुतः बिना किसी बदलाव के) पेश की जाती हैं।

लघुगणक से घातांक निकालना

अब कार्य को थोड़ा जटिल बनाते हैं। क्या होगा यदि लघुगणक का आधार या तर्क एक शक्ति है? फिर इस डिग्री के घातांक को निम्नलिखित नियमों के अनुसार लघुगणक के चिह्न से बाहर निकाला जा सकता है:

यह देखना आसान है कि अंतिम नियम पहले दो का पालन करता है। लेकिन फिर भी इसे याद रखना बेहतर है - कुछ मामलों में यह गणनाओं की मात्रा को काफी कम कर देगा।

बेशक, ये सभी नियम तब समझ में आते हैं जब लघुगणक का ODZ देखा जाता है: a > 0, a ≠ 1, x > 0. और एक और बात: सभी सूत्रों को न केवल बाएं से दाएं, बल्कि इसके विपरीत भी लागू करना सीखें , अर्थात। आप लघुगणक पर हस्ताक्षर करने से पहले की संख्याओं को लघुगणक में ही दर्ज कर सकते हैं।

लघुगणक कैसे हल करें

इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है।

काम। व्यंजक का मान ज्ञात कीजिए: लॉग 7 49 6।

आइए पहले सूत्र का उपयोग करके तर्क में डिग्री से छुटकारा पाएं:
लॉग 7 49 6 = 6 लॉग 7 49 = 6 2 = 12

काम। अभिव्यक्ति का अर्थ खोजें:

ध्यान दें कि हर में एक लघुगणक होता है, जिसका आधार और तर्क सटीक घात हैं: 16 = 2 4 ; 49 = 7 2. हमारे पास है:

मुझे लगता है कि अंतिम उदाहरण में कुछ स्पष्टीकरण की आवश्यकता है। लघुगणक कहाँ चले गए? अंतिम क्षण तक हम केवल हर के साथ काम करते हैं। हमने वहां खड़े लघुगणक के आधार और तर्क को घातों के रूप में प्रस्तुत किया और घातांक निकाले - हमें एक "तीन-कहानी" अंश मिला।

अब आइए मुख्य अंश पर नजर डालें। अंश और हर में समान संख्या होती है: लघुगणक 2 7. चूँकि लघुगणक 2 7 ≠ 0, हम भिन्न को कम कर सकते हैं - हर में 2/4 रहेगा। अंकगणित के नियमों के अनुसार, चार को अंश में स्थानांतरित किया जा सकता है, जो कि किया गया था। परिणाम यह उत्तर था: 2.

एक नई नींव में परिवर्तन

लघुगणक जोड़ने और घटाने के नियमों के बारे में बोलते हुए, मैंने विशेष रूप से जोर दिया कि वे केवल समान आधारों के साथ काम करते हैं। यदि कारण भिन्न हों तो क्या होगा? क्या होगा यदि वे एक ही संख्या की सटीक घातें नहीं हैं?

नई नींव में परिवर्तन के सूत्र बचाव में आते हैं। आइए हम उन्हें एक प्रमेय के रूप में तैयार करें:

मान लीजिए कि लघुगणक लॉग a x दिया गया है। फिर किसी भी संख्या c के लिए जैसे कि c > 0 और c ≠ 1, समानता सत्य है:

विशेष रूप से, यदि हम c = x सेट करते हैं, तो हमें मिलता है:

दूसरे सूत्र से यह पता चलता है कि लघुगणक के आधार और तर्क की अदला-बदली की जा सकती है, लेकिन इस मामले में संपूर्ण अभिव्यक्ति "उलट" है, अर्थात। लघुगणक हर में प्रकट होता है।

ये सूत्र सामान्य संख्यात्मक अभिव्यक्तियों में बहुत कम पाए जाते हैं। लघुगणकीय समीकरणों और असमानताओं को हल करते समय ही यह मूल्यांकन करना संभव है कि वे कितने सुविधाजनक हैं।

हालाँकि, ऐसी समस्याएँ हैं जिन्हें नई नींव पर जाने के अलावा बिल्कुल भी हल नहीं किया जा सकता है। आइए इनमें से कुछ पर नजर डालें:

काम। व्यंजक का मान ज्ञात कीजिए: लॉग 5 16 लॉग 2 25।

ध्यान दें कि दोनों लघुगणक के तर्कों में सटीक शक्तियाँ होती हैं। आइए संकेतक निकालें: लॉग 5 16 = लॉग 5 2 4 = 4लॉग 5 2; लॉग 2 25 = लॉग 2 5 2 = 2 लॉग 2 5;

अब दूसरे लघुगणक को "उल्टा" करते हैं:

चूंकि कारकों को पुनर्व्यवस्थित करने पर उत्पाद नहीं बदलता है, इसलिए हमने शांति से चार और दो को गुणा किया, और फिर लघुगणक से निपटा।

काम। व्यंजक का मान ज्ञात कीजिए: लॉग 9 100 एलजी 3।

प्रथम लघुगणक का आधार और तर्क सटीक घात हैं। आइए इसे लिखें और संकेतकों से छुटकारा पाएं:

आइए अब एक नए आधार पर जाकर दशमलव लघुगणक से छुटकारा पाएं:

बुनियादी लघुगणकीय पहचान

अक्सर समाधान प्रक्रिया में किसी संख्या को किसी दिए गए आधार पर लघुगणक के रूप में प्रस्तुत करना आवश्यक होता है।

इस मामले में, निम्नलिखित सूत्र हमारी मदद करेंगे:

पहले मामले में, संख्या n तर्क में प्रतिपादक बन जाती है। संख्या n बिल्कुल कुछ भी हो सकती है, क्योंकि यह केवल एक लघुगणक मान है।

दूसरा सूत्र वास्तव में एक संक्षिप्त परिभाषा है। इसे ही कहते हैं: .

वास्तव में, यदि संख्या b को इतनी घात तक बढ़ा दिया जाए कि इस घात की संख्या b, संख्या a दे दे तो क्या होगा? यह सही है: परिणाम वही संख्या है। इस पैराग्राफ को दोबारा ध्यान से पढ़ें - कई लोग इस पर अटक जाते हैं।

नए आधार पर जाने के सूत्रों की तरह, मूल लघुगणकीय पहचान कभी-कभी एकमात्र संभावित समाधान होती है।

काम। अभिव्यक्ति का अर्थ खोजें:

ध्यान दें कि लॉग 25 64 = लॉग 5 8 - बस लघुगणक के आधार और तर्क से वर्ग लिया। समान आधार से घातों को गुणा करने के नियमों को ध्यान में रखते हुए, हम पाते हैं:

यदि कोई नहीं जानता है, तो यह एकीकृत राज्य परीक्षा का एक वास्तविक कार्य था :)

लघुगणकीय इकाई और लघुगणकीय शून्य

अंत में, मैं दो पहचान दूंगा जिन्हें शायद ही गुण कहा जा सकता है - बल्कि, वे लघुगणक की परिभाषा के परिणाम हैं। वे लगातार समस्याओं में दिखाई देते हैं और आश्चर्यजनक रूप से, "उन्नत" छात्रों के लिए भी समस्याएं पैदा करते हैं।

1. लॉग ए ए = 1 है. एक बार और हमेशा के लिए याद रखें: किसी भी आधार का लघुगणक स्वयं एक के बराबर होता है।
2. लॉग ए 1 = 0 है. आधार कुछ भी हो सकता है, लेकिन यदि तर्क में एक है, तो लघुगणक शून्य के बराबर है! क्योंकि 0 = 1 परिभाषा का प्रत्यक्ष परिणाम है।

बस इतनी ही संपत्ति है. उन्हें अभ्यास में लाने का अभ्यास अवश्य करें! पाठ की शुरुआत में चीट शीट डाउनलोड करें, उसका प्रिंट आउट लें और समस्याओं का समाधान करें।

आज हम बात करेंगे लघुगणक सूत्रऔर हम संकेत देंगे समाधान उदाहरण.

वे स्वयं लघुगणक के मूल गुणों के अनुसार समाधान पैटर्न दर्शाते हैं। हल करने के लिए लघुगणक सूत्र लागू करने से पहले, आइए हम आपको सभी गुणों की याद दिलाएँ:

अब हम इन सूत्रों (गुणों) के आधार पर बताएंगे लघुगणक हल करने के उदाहरण.

सूत्रों के आधार पर लघुगणक को हल करने के उदाहरण।

लोगारित्मआधार a के लिए एक धनात्मक संख्या b (लॉग a b द्वारा निरूपित) एक घातांक है जिसमें b प्राप्त करने के लिए a को बढ़ाया जाना चाहिए, b > 0, a > 0, और 1 के साथ।

परिभाषा के अनुसार, लॉग ए बी = एक्स, जो ए एक्स = बी के बराबर है, इसलिए लॉग ए ए एक्स = एक्स।

लघुगणक, उदाहरण:

लॉग 2 8 = 3, क्योंकि 2 3 = 8

लॉग 7 49 = 2, क्योंकि 7 2 = 49

लॉग 5 1/5 = -1, क्योंकि 5 -1 = 1/5

दशमलव लघुगणक- यह एक साधारण लघुगणक है, जिसका आधार 10 है। इसे lg से दर्शाया जाता है।

लॉग 10 100 = 2, क्योंकि 10 2 = 100

प्राकृतिक- एक साधारण लघुगणक, एक लघुगणक, लेकिन आधार e (e = 2.71828... - एक अपरिमेय संख्या) के साथ। एलएन के रूप में दर्शाया गया।

लघुगणक के सूत्रों या गुणों को याद रखने की सलाह दी जाती है, क्योंकि बाद में लघुगणक, लघुगणक समीकरण और असमानताओं को हल करते समय हमें उनकी आवश्यकता होगी। आइए उदाहरणों के साथ प्रत्येक सूत्र पर फिर से काम करें।

• बुनियादी लघुगणकीय पहचान
  ए लॉग ए बी = बी

  8 2लॉग 8 3 = (8 2लॉग 8 3) 2 = 3 2 = 9

• उत्पाद का लघुगणक लघुगणक के योग के बराबर है
  लॉग ए (बीसी) = लॉग ए बी + लॉग ए सी

  लॉग 3 8.1 + लॉग 3 10 = लॉग 3 (8.1*10) = लॉग 3 81 = 4

• भागफल का लघुगणक लघुगणक के अंतर के बराबर होता है
  लॉग ए (बी/सी) = लॉग ए बी - लॉग ए सी

  9 लॉग 5 50 /9 लॉग 5 2 = 9 लॉग 5 50- लॉग 5 2 = 9 लॉग 5 25 = 9 2 = 81

• लघुगणकीय संख्या की शक्ति और लघुगणक के आधार के गुण

  लघुगणकीय संख्या का घातांक log a b m = mlog a b

  लघुगणक log a n b =1/n*log a b के आधार का घातांक

  लॉग ए एन बी एम = एम/एन*लॉग ए बी,

  यदि m = n, तो हमें log a n b n = log a b प्राप्त होता है

  लॉग 4 9 = लॉग 2 2 3 2 = लॉग 2 3

• एक नई नींव में परिवर्तन
  लॉग ए बी = लॉग सी बी/लॉग सी ए,

  यदि c = b, तो हमें log b b = 1 प्राप्त होता है

  फिर लॉग ए बी = 1/लॉग बी ए

  लॉग 0.8 3*लॉग 3 1.25 = लॉग 0.8 3*लॉग 0.8 1.25/लॉग 0.8 3 = लॉग 0.8 1.25 = लॉग 4/5 5/4 = -1

जैसा कि आप देख सकते हैं, लघुगणक के सूत्र उतने जटिल नहीं हैं जितने लगते हैं। अब, लघुगणक को हल करने के उदाहरणों को देखने के बाद, हम लघुगणक समीकरणों की ओर आगे बढ़ सकते हैं। हम लेख में अधिक विस्तार से लघुगणकीय समीकरणों को हल करने के उदाहरण देखेंगे: ""। देखिये जरूर!

यदि आपके पास अभी भी समाधान के बारे में प्रश्न हैं, तो उन्हें लेख की टिप्पणियों में लिखें।

नोट: हमने एक विकल्प के रूप में एक अलग श्रेणी की शिक्षा प्राप्त करने और विदेश में अध्ययन करने का निर्णय लिया।