Loading jsMath...

3.4 Logaritmekvationer

Sommarmatte 1

(Skillnad mellan versioner)
Hoppa till: navigering, sök
Versionen från 20 april 2007 kl. 12.35 (redigera)
Lina (Diskussion | bidrag)
(Ny sida: <table><tr><td width="600"> =3.4 Logaritmekvationer= <div class="inforuta"> '''Innehåll:''' * alt 1 * alt 2 </div> Övningar </td> <td> <!-- tom ruta uppe höger --> </t...)
← Gå till föregående ändring
Versionen från 20 april 2007 kl. 12.47 (redigera) (ogör)
Lina (Diskussion | bidrag)

Gå till nästa ändring →
Rad 59: Rad 59:
L&ouml;s ekvationerna L&ouml;s ekvationerna
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>10^x = 537 \quad som har lösningen x = \lg 537.+<li>$10^x = 537 \quad \quad som har lösningen x = \lg 537$. <br><br>
-<li> 10^{5x} = 537 \quad ger att 5x= \lg 537 , d.v.s. x= \displaystyle \frac{1}{5} \lg 537+<li> $10^{5x} = 537 \quad \quad ger att 5x= \lg 537 , d.v.s. x= \displaystyle \frac{1}{5} \lg 537$ <br><br>
-<li> \displaystyle \frac{3}{e^x} = 5 \quad Multiplicerar båda led med e^x+<li> $\displaystyle \frac{3}{e^x} = 5 \quad \quad$ '''Lösning:'''
 +::::Multiplicerar båda led med e^x
3=5e^x \; \mbox{.}
3=5e^x \; \mbox{.}
-:::Dividera båda led med 5+::::Dividera båda led med 5
\frac{3}{5} = e^x
\frac{3}{5} = e^x
-:::vilket ger att x=\ln \frac{3}{5}.+::::vilket ger att x=\ln \frac{3}{5}. <br><br>
-<li> (\sqrt{10})^x = 25 \quad Eftersom \sqrt{10} = 10^{1/2} är vänsterledet lika med (\sqrt{10})^x = (10^{1/2})^x = 10^{x/2} och ekvationen lyder +<li> (\sqrt{10})^x = 25 \quad '''Lösning:'''
 +::::Eftersom \sqrt{10} = 10^{1/2} är vänsterledet lika med (\sqrt{10})^x = (10^{1/2})^x = 10^{x/2} och ekvationen lyder
10^{x/2} = 25
10^{x/2} = 25
-:::Lösningen är \displaystyle \frac{x}{2} = \lg 25, d.v.s. x= 2 \lg 25.+::::Lösningen är \displaystyle \frac{x}{2} = \lg 25, d.v.s. x= 2 \lg 25. <br><br>
-<li> \lg x = 3 \quad Definitionen ger direkt att x=10^3 = 1000.+<li> $\lg x = 3 \quad \quad \quad Definitionen ger direkt att x=10^3 = 1000$. <br><br>
-<li> \lg(2x-4) = 2 \quad Från definitionen har vi att.+<li> \lg(2x-4) = 2 \quad '''Lösning:'''
 +::::Från definitionen har vi att.
2x-4 = 10^2 = 100
2x-4 = 10^2 = 100
-:::och då följer att x = 52.+::::och då följer att x = 52. <br><br>
-<li> \displaystyle \frac{3 \ln 2x}{2} + 1 = \displaystyle \frac{1}{2}\quad Multiplicerar båda led med 2 och subtrahera sedan 2 från båda led+<li> \displaystyle \frac{3 \ln 2x}{2} + 1 = \displaystyle \frac{1}{2}\quad '''Lösning:'''
 +::::Multiplicerar båda led med 2 och subtrahera sedan 2 från båda led
3 \ln 2x = -1
3 \ln 2x = -1
-:::Dividera båda led med 3+::::Dividera båda led med 3
\ln 2x = -\displaystyle \frac{1}{3}
\ln 2x = -\displaystyle \frac{1}{3}
-:::Nu ger definitionen direkt att 2x = e^{-1/3}, vilket betyder att +::::Nu ger definitionen direkt att 2x = e^{-1/3}, vilket betyder att
x = \displaystyle \frac{1}{2} e^{-1/3} = \displaystyle \frac{1}{2e^{1/3}}
x = \displaystyle \frac{1}{2} e^{-1/3} = \displaystyle \frac{1}{2e^{1/3}}
</ol> </ol>

Versionen från 20 april 2007 kl. 12.47

3.4 Logaritmekvationer

Innehåll:

  • alt 1
  • alt 2

Övningar


fristående formel dubbla dollar

teori igen

Viktig regel:

dubbeldollar

Exempel 1

Exempeltext, använd nedanstående numrering

  1. matte
  2. text

Grundekvationer

Ekvationer där logaritmer behövs eller är inblandade förekommer i många olika fall. Först ges några exempel där lösningen ges nästan direkt genom definitionen av logaritm, dvs.

10^x = y \Leftrightarrow x = \lg y
e^x = y \Leftrightarrow x = \ln y


(Vi använder oss här enbart av 10-logaritmer eller naturliga logaritmer)


Exempel 1

Lös ekvationerna

  1. 10^x = 537 \quad \quad som har lösningen x = \lg 537.

  2. 10^{5x} = 537 \quad \quad ger att 5x= \lg 537 , d.v.s. x= \displaystyle \frac{1}{5} \lg 537

  3. \displaystyle \frac{3}{e^x} = 5 \quad \quad Lösning:
    Multiplicerar båda led med e^x
    3=5e^x \; \mbox{.}
    Dividera båda led med 5
    \frac{3}{5} = e^x
    vilket ger att x=\ln \frac{3}{5}.

  4. (\sqrt{10})^x = 25 \quad Lösning:
    Eftersom \sqrt{10} = 10^{1/2} är vänsterledet lika med (\sqrt{10})^x = (10^{1/2})^x = 10^{x/2} och ekvationen lyder
    10^{x/2} = 25
    Lösningen är \displaystyle \frac{x}{2} = \lg 25, d.v.s. x= 2 \lg 25.

  5. \lg x = 3 \quad \quad \quad Definitionen ger direkt att x=10^3 = 1000.

  6. \lg(2x-4) = 2 \quad Lösning:
    Från definitionen har vi att.
    2x-4 = 10^2 = 100
    och då följer att x = 52.

  7. \displaystyle \frac{3 \ln 2x}{2} + 1 = \displaystyle \frac{1}{2}\quad Lösning:
    Multiplicerar båda led med 2 och subtrahera sedan 2 från båda led
    3 \ln 2x = -1
    Dividera båda led med 3
    \ln 2x = -\displaystyle \frac{1}{3}
    Nu ger definitionen direkt att 2x = e^{-1/3}, vilket betyder att
    x = \displaystyle \frac{1}{2} e^{-1/3} = \displaystyle \frac{1}{2e^{1/3}}


Ibland måste man använda logaritmlagarna för att förenkla ett ekvationsuttryck, vilket följande exempel visar:


Exempel 1

Exempeltext, använd nedanstående numrering

  1. matte
  2. text

Lös ekvationen


\mbox{ a) } \lg x + \lg 2 = 2


Lösning:


\lg 2x = 2


2x = 10^2 = 100


x = 50


\mbox{ b) } 2 \ln x - \ln 2x = 4


Lösning:


\ln x^2 - \ln 2x = 4


\ln \displaystyle \frac{x^2}{2x} = \ln \displaystyle \frac{x}{2} = 4


\displaystyle \frac{x}{2} = e^4


x = 2 \cdot e^4


\mbox{ c) } \lg x + 3 \lg 2 = 2 \lg 12


Lösning:


\lg x = 2 \lg 12 - 3 \lg 2 = \lg 12^2 - \lg 2^3 = \lg \displaystyle \frac{12^2}{2^3} = \lg \displaystyle \frac{144}{8} = \lg 18


x = 18


\mbox{ d) } 3 \ln 2 - 2 \ln 5 + \ln 2x = 0


Lösning:


\ln 2x = 2 \ln 5 - 3 \ln 2 = \ln 5^2 - \ln 2^3 = \ln \displaystyle \frac{5^2}{2^3} = \ln \displaystyle \frac{25}{8}


2x = \displaystyle \frac{25}{8}


x = \displaystyle \frac{25}{16}

Ekvationen a^x = b

I många praktiska tillämpningar rörande exponentiell tillväxt eller avtagande dyker det upp ekvationer av typen a^x = b (där a och b är positiva tal)$. Den löses enklast genom att ta logaritmen av båda leden och utnyttja en potenslag:


$

a^x = b

$


\lg a^x = \lg b \;\;\;\;\; (logaritmera båda leden)


x \cdot \lg a = \lg b \;\;\;\;\; (potenslag)


x = \displaystyle \frac{\lg b}{\lg a}


Exempel 1

Exempeltext, använd nedanstående numrering

  1. matte
  2. text

Lös ekvationen


\mbox{ a) } 3^x = 20


Lösning:


\lg 3^x = \lg 20


x \cdot \lg 3 = \lg 20


x = \displaystyle \frac{\lg 20}{\lg 3} \;\;\;\;\; (\approx 2,727)


\mbox{ b) } 5000 \cdot 1,05^x = 10 \: 000


Lösning:


1,05^x = \displaystyle \frac{ 10 \: 000}{5000} = 2


\lg 1,05^x = \lg 2


x \cdot \lg 1,05 = \lg 2


x = \displaystyle \frac{\lg 2}{\lg 1,05} \;\;\;\;\; (\approx 14,2)


\mbox{ c) } 2^x \cdot 3^x = 5


Lösning:


(2 \cdot 3)^x = 5


6^x = 5


\lg 6^x = \lg 5


x \cdot \lg 6 = \lg 5


x = \displaystyle \frac{\lg 5}{\lg 6}


\mbox{ d) } 5^{2x + 1} = 3^{5x}


Lösning:


\lg 5^{2x + 1} = \lg 3^{5x}


(2x+1)\lg 5 = 5x \cdot \lg 3


2x \cdot \lg 5 + \lg 5 = 5x \cdot \lg 3


\lg 5 = x (5 \lg 3 -2 \lg 5)


x = \displaystyle \frac{\lg 5}{5 \lg 3 -2 \lg 5}


Även ekvationer som innehåller exponential- eller logaritmuttryck kan ibland behandlas som förstagradsekvationer, genom att betrakta "\ln{(x)}" eller "e^x" som en variabel. Man kan också om man vill substituera genom att sätta \ln(x)=t eller e^x=t. (Man måste dock kolla så att inte detta värde gör att någon nämnare i den ursprungliga ekvationen blir 0.)

Exempel 1

Lös ekvationen \ln(x^3) + 2 \ln\left( \displaystyle \displaystyle \frac{1}{x}\right) = 3

3\ln(x) + 2\cdot(-1)\ln(x)=3

\ln(x) = 3

vilket ger

x=e^3

Exempel 1

Lös ekvationen \displaystyle \displaystyle \frac{6e^x}{3e^x+1}=\displaystyle \displaystyle \frac{5}{e^{-x}+2}

6e^x(e^{-x}+2) = 5(3e^x+1)

6+12e^x = 15e^x+5

1=3e^x

e^x=\displaystyle \displaystyle \frac{1}{3}

x=\ln{\displaystyle \displaystyle \frac{1}{3}}=-\ln(3)




I följande exempel kan man få en förstagradsekvation genom att logaritmera bägge leden i ekvationen. När vi logaritmerar blir exponenter faktorer, enligt logaritmlagen \ln (a^b) = b \ln (a) .

Exempel 1

Lös ekvationen 3 \cdot 2^x=e^x

\ln(3) + \ln(2^x) = \ln(e^x)

\ln(3) + x \ln(2) =x \ln(e)

\ln(3) + x \ln(2) = x

\ln(3) = (1-\ln(2))x

x=\displaystyle \displaystyle \frac{\ln(3)}{1-\ln(2)}


Råd för inläsning


Tänk på att:

Du kan behöva lägga ner mycket tid på logaritmer.

Logaritmer brukar behandlas översiktligt i gymnasiet. Därför brukar många högskolestudenter stöta på problem när det gäller att räkna med logaritmer.


Lästips

för dig som vill fördjupa dig ytterligare eller behöver en längre förklaring

Läs mer om logaritmer på engelska Wikipedia

Läs mer om Talet e i The MacTutor History of Mathematics archive


Länktips

Experimentera med logaritmer och potenser

Spela logaritm Memory

Hjälp grodan hoppa till sitt näckrosblad i "log"-spelet



Råd för inläsning


Tänk på att:

Det är speciellt viktigt att kunna använda de fyra räknesätten, parenteser och potenser korrekt när man räknar med symboler (x, y, a, b, ...).

Det är också viktigt att kunna förenkla symboluttryck och skriva dessa i olika former. Speciellt rationella uttryck, dvs. uttryck med variabler där man har en täljare och en nämnare.


Lästips

för dig som vill fördjupa dig ytterligare eller behöver en längre förklaring

Understanding Algebra - engelsk bok på nätet för högskoleförberedande studier


Länktips

Träna mer på ekvationer, blandade exempel från Theducation

Träna på och läs om ekvationer i Theducations gymnasielexikon

© Copyright 2006, KTH Matematik




Personliga verktyg