Logaritmo y Propiedades
Logaritmo y sus propiedades.
Definición: el logaritmo de un número, es el exponente al que hay que elevar la base para obtener el número.
Así Loga b = x → ax = b
· a = base tanto en la potenciación como en la logaritmación.
· x = exponente de la potencia, también llamado logaritmo.
· b = argumento del logaritmo, también llamado potencia.
Memorice y observe la tabla
Forma Logarítmica Loga b = x
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Forma Exponencial ax = b
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Log2 8 = 3
Log81 27 = 1/3
Log5 1/25 = - 2
Log10 10,000 = 4
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23 = 8
811/3 = 27
5 – 2 = 1/25
104 = 10,000
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1) Log5 125 = x → 5x = 53
Si dos cantidades son iguales y tienen la misma base, entonces los exponentes son iguales (propiedad biunívoca de funciones). Por tanto x = 3
2) Log2 128 = x → 2x = 27 → x = 7
Logaritmos decimales
Cuando los logaritmos son de base 10 se llaman decimales y se puede prescindir de la base.
Log10 a = b → 10b = a. Este logaritmo puede escribirseLog10 a = b → Log a = b
El logaritmo de la base es1, es decir, Log10 = 1. Porque 101 = 10.
Log 100 = 2 porque 102 = 100; Log 1000 = 3 porque 103 = 1000 Log 10,000 = 4 porque 104 = 10,000
Log 100,000 = 5 porque 105 = 100,000 Log 0.1 = -1 porque 10-1 = 1/10 Log 0.01 = -2 porque 10- 2 = 1/100 Log 0.001 = -3 porque 10- 3 = 1/1000
Los únicos números de este sistema cuyos logaritmos son enteros son las potencias de diez.
Log 1 = 0 Log 0.1 = - 1 Log 10 = 1 Log 0.01 = - 2 Log 100 = 2 Log 0.001 = - 3 Log 1000 = 3, etc. Log 0.0001 = - 4, etc.
El logaritmo de todo número que no es potencia de 10 no es un entero, sino una fracción propia o un entero más una fracción propia o mantisa.
Si Log 1 = 0 y Log 10 = 1 entonces los números comprendidos entre 1 y 10 tendrán un logaritmo mayor que 0 y menor que 1; su logaritmo será una fracción propia.
a) Log 2 = 0.301030; b) Log 3 = 0.477121 c) Log 4 = 0.602060
Si Log 10 = 1 y Log 100 = 2, entonces los números comprendidos entre 10 y 100 tendrán un logaritmo mayor que 1 y menor que 2. Su logaritmo será 1 más una fracción propia.
a) Log 12 = 1 + 0.176091 → Log 12 = 1.176091 b) Log 73 = 1 + 0.863323 → Log 73 = 1.863323
Si Log 100 = 2 y Log 1000 = 3, entonces los números comprendidos entre 100 y 1000 tendrán un logaritmo mayor que 2 y menor que 3; su logaritmo será 2 más una fracción propia, Así sucesivamente.
a) Log 123 = 2 + 0.089905 → Log 123 = 2.089905 b) Log 568 = 2 + 0.754348 → Log 568 = 2.754348
Parte entera y mantisa
Se puede resumir de lo anterior que los logaritmos decimales tienen, en general, una parte entera y una parte fraccionaria.
· Se denomina característica a la parte entera del logaritmo.
· Se denomina mantisa a la parte fraccionaria (que puede ser cero)
. Los números comprendidos entre 1 y otro menor que 10 serán decimales, con entero 0, que es su característica
. La característica de los números superiores o iguales a 10 será un número igual a la cantidad de cifras menos 1 de dicho número
. La característica y mantisa de los logaritmos superiores a 1 será positiva
. La característica de los logaritmos entre 0 y 1 será negativa y su mantisa positiva
. Los logaritmos negativos se escriben en forma decimal, colocando una rayita encima de la característica seguido de la mantisa.
Determina cada logaritmo usando la definición
1. Log1/4 (256)1/4 = x En este caso debe expresase el radicar como potencia
Log1/4 (256)1/4 = x → (1/4)x = (256)1/4 → (1/22)x = (28)1/4
((22) – 1)x = (28)1/4 → ((2) – 2)x = (2)8/4 → (2) – 2x = (2)2
-2x = 2 → x = 2/-2 → x = - 1
2. Log81 3 = x 3. Log125 5 = x 4. Log1/3 (27)1/3 = x 5. Log2 32 = x
Ejercicios:
I. Pase de la forma exponencial a la forma logarítmica cada expresión:
a) 28 = 256; c) 2 – 5 = 1/32; e) (1/5) – 2 = 25 b) 361/2 = 6; d) 40 =1; f) (1/125)1/3 = 5
II. Pase de la forma logarítmica a la forma exponencial cada expresión:
a) Log49 7 =1/2 b) Log15 15 = 1 c) Log10 0.001 = - 3 d) Log12 1/1728 = - 3 e) Log27/8 9/4 = 2/3 f) Log(8)1/3 = 3
III. Calcule el valor de “x” en cada caso:
a) Log813 = x b) Log125 5 = x c) Log1/3 (27)1/3 = x d) Log2 32 = x e) Log1/2 5 = x f) Log0.3 1000/27 = x
IV.Encuentre el valor de la variable involucrada en cada expresión:
a) Log1/6 x = 3 b) Log100 10 = y c) Log(8)1/2 1/8 = y d) Log2b 0.1 = - 1 e) Log1/16 x = 1/4 f) Log10 1000 = y/2
V. Calcule el valor de cada expresión:
a) Log3/4 (Log1/27 1/81 b) Log2 (Log4 256)
VI. Despeje y, x ó b según se indique
a) Lo2 16 = y c) Log7 x = -2 d) Logb 125 = 3 b) Log27 3 = y e) Logb 16/81 = 4 f) Log0.2 5 = x
Propiedades Básicas de los logaritmos
Propiedades 1. El logaritmo de 1 en cualquier base es cero
Loga 1 = x → ax = 1, para que una base diferente de cero, elevada a un exponente sea igual a 1, por la ley de los exponentes el exponente de la base debe ser cero. Cualquier cantidad elevada a la cero es 1.
ax = 1 → a0 = 1 → x = 0. La base de un logaritmo es siempre un número positivo y diferente de 1.
Ejemplos: a) Log3 1 = 0 porque 30 = 1; c) Log 1 = 0 porque 100 = 1 b) Ln 1 = 0 porque e0 = 1
Propiedades 2. El logaritmo de la base es siempre 1. Loga a = x → ax =a1 por tanto x = 1
Ejemplos:
a) Log10 10 = 1 porque 100 = 1 c) Ln e = 1 → Loge e = 1 porque e0 = 1 b) Log6 6 = 1 porque 60 = 1
Propiedades 3. El logaritmo en cualquier base del producto de dos cantidades es igual a la suma de los logaritmos de las cantidades en la misma base.
Loga (A*B) = Loga A +Loga B
Loga A = A → aA = A ⇒ Loga (aA * aB) = aA+B ; Loga B = B → aB = B ⇒ Loga aA+B = A+B
Loga (A*B) = Loga (aA • aB) por tanto Loga (A*B) = Loga A + Loga B (L.Q.Q.D)
Propiedades 4. El logaritmo en cualquier base del cociente de dos cantidades es al logaritmo en la misma base del numerador menos el logaritmo del denominador.
Loga (A/B) = Loga A - Loga B Por la propiedad de la potencia Loga A = A → aA = A; Loga B = B → aB = B
Loga (A/B) = Loga (aA/aB) → Loga (aA/aB) = Loga aA – B Por definición Loga aA – B = A – B → Loga (A/B) = Loga A – Loga B L.Q.Q.D
Ejemplos: a) Log4 (4096/16) = Log4 4096 – Log4 16 ⇒ Log4 4096 = 46; Log4 16 = 42
Log4 (4096/16) = Log4 (46/42) → Log4 (4096/16) = Log4 46 – 2 por tanto Log4 (4096/16) = Log4 44
Se cumple que el exponente de la base en el primer miembro es igual a la diferencia de los exponentes en el segundo miembro 4 = 6 – 2
Log (100,000/1000) = Log100,000 – Log1000 ⇒ Log100 = Log100, 000 – Log1000 Log100 = 2; Log100, 000 = 5 y Log1000 = 3 ⇒ 2 = 5 – 3
Propiedades 5. El logaritmo en cualquier base de una potencia es igual al exponente por el logaritmo en la misma base del número.
Loga(A)n = (n)(Loga A) por la propiedad de potencia
Loga A = A → aA = A Loga (aA)n = Loga an*A
Loga(A)n = Loga (aA)n → Loga an*A = n*A
Como A = Loga A → Loga(A)n = (n)(Loga A) L.Q.Q.D
Ejemplos: a) Log3243 = Log335 ; Log33 = 1 → Log335 = (5)(1) → Log3243 = 5
b) Log7 40353607 = Log7 79 ; Log7 7 = 1 → Log7 79 = (9)(1) → Log7 40353607 = 9
Logaritmo de una cantidad con raíz.
Loga (k)1/n = (1/n)(Loga k) ; Loga(k)1/n = Loga k1/n Definición de raíz.
Loga (k)1/n = (1/n)(Loga k) Definición de una potencia
Loga (k)1/n = (1/n)(Loga k) L.Q.Q.D
Ejemplos: a) Log3 (27)1/3 = (1/3)(Log327) → Log3(27)1/3 = (1/3)(Log3 33)
Log3 3 = 1 → (1/3)(Log3 33) = (1/3)(3)(Log3 3)
Log3 (27)1/3 = (1/3)(3)(1) → Log3(27)1/3 = (3/3)(1)
Log3 (27)1/3 = (1)(1) → Log3(27)1/3 = 1
De forma sencilla Log3 (27)1/3 = Log3 3 → Log3 (27)1/3 = 1
Logaritmo de algunos dígitos:
Log 2 = 0.301030 Log 3 = 0.477121 Log 5 =0.698970 Log 7 = 0.845098 Log 11 = 1.041393 Log 13 = 1.113943
b) Se sabe que Log 2 = 0.301030 y log 3 = 0.477121. Determine Log (24)1/2
Log (24)1/2 = (1/2)(Log 24). Aplicando la propiedad del Log de una potencia se tiene
Log (24)1/2 = (1/2)(Log 3 x 8 ) → Log (24)1/2 = (1/2)(Log 3 + Log 23)
Log (24)1/2 = (1/2)(Log 3 + (3)Log 2) → Log (24)1/2 = (1/2)(0.477121 + (3)(0.301030))
Log (24)1/2 = (1/2)(0.477121 + 0.903090) → Log (24)1/2 = (1/2)(1.380211) ⇒ Log (24)1/2 = 0.690106
En las actividades reales para calcular el Log de un número se usa una calculadora científica.
Cambio de base de un logaritmo
Como transformar el logaritmo de una base a otra base.
1. Loga X = Logb X/Loga X ; Loga X = A → aA = X; Logb X = B ; → bB = X Como aA = X ; bB = X → aA = bB y por tanto Loga X = Logb X
Sustituyendo Logb aA = LogbbB → A* Logb a = B * Logb b por lapropiedad de la potencia.
Se sabe que Logb b = 1 → A* Logb a = B * 1 y despejando A se tiene A = B/ Logb a → Loga X = Logb X/Loga X
Cambio a base decimal
2. Loga X = Logb X/Loga X b Implica que Loga X = Loge X/Loge a ó Loga X = LnX/Ln a
Ejemplos: I. Resuelve aplicando las propiedades de los logaritmos.
1. Log216 +Log327 + Log5625 = Log224 +Log333 + Log554 ⇒ Log216 +Log327 + Log5625 =4 * Log2 2 + 3 * Log3 3 + 4 * Log5 5
Log216 +Log327 + Log5625 =4 * 1 + 3 * 1 + 4 * 1 ⇒ Log216 +Log327 + Log5625 =4 + 3 + 4 → Log216 +Log327 + Log5625 =11
2. Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 =( Log3 243 - Log3 9) + (Log3 162 – Log36)
Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = Log3 (243/9) + Log3 162/6) ⇒ Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = Log3 27 + Log3 27
Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = Log3 (27 * 27) ⇒ Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = Log3 729
Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = Log3 36 ⇒ Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = 6 * Log3 3
Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = 6 * 1 ⇒ Log3 243 - Log3 9 + Log3 162 - Log3 6 = 6
3. 1/2 * Log5100 + Log5(7/3) = Log5(100)1/2 + Log5(25/10) ⇒ 1/2 * Log5100 + Log5(25/10) = Log510 + Log5(25/10)
1/2 * Log5100 + Log5(25/10) = Log5(10 * 25/10) ⇒ 1/2 * Log5100 + Log5(25/10) = Log5(250/10)
1/2 * Log5100 + Log5(25/10) = Log525 ⇒ 1/2 * Log5100 + Log5(25/10) = Log5 52
1/2 * Log5100 + Log5(25/10) =2 * Log55 ⇒ 1/2 * Log5100 + Log5(25/10) =2 * 1
Log5100 + Log5(25/10) =2
Aplicando las propiedades de los logaritmos escribir como una sola expresión:
5. 7 * Log2A – 2 * Log2B + 2/3 * Log2C = Log2A7 – Log2B2 + Log2C2/3
7 * Log2A – 2 * Log2B + 2/3 * Log2C = Log2 ((A7/B2) * C2/3)
6. 1/2 * LogP + 3 * LogQ – LogR – 2 * LogS = LogP1/2 + LogQ3 – LogR – LogS2
1/2 * LogP + 3 * LogQ – LogR – 2 * LogS = (Log(P)1/2 + LogQ3) – (LogR + LogS2)
1/2 * LogP + 3 * LogQ – LogR – 2 * LogS = Log(P1/2 * Q3) – Log(R * S2)
1/2 * LogP + 3 * LogQ – LogR – 2 * LogS = Log(P1/2 * Q3)/(R * S2)
Aplicando las propiedades de los logaritmos desarrolla cada expresión:
7. Log5 ((A4 * B6 * C1/3)/D7) = Log5 A4 + Log5 B6 + Log5 C1/3 – Log5 D7 ⇒ Log5 ((A4 * B6 * C1/3)/D7) = 4 * Log5 A + 6 * Log5 B + 1/3 * Log5 C – 7 * Log5 D
8. Log((x * x1/2)/(x2 * y * z4)1/3) = Log X + ½ * Log X – 1/3 * Log(X2 * y * Z4)
Log((x * x1/2)/(x2 * y * z4)1/3) = Log X(1+ 1/2) – 1/3 * (LogX2 + LogY + LogZ4)
Log((x * x1/2)/(x2 * y * z4)1/3) = Log X(1+ 1/2) – 1/3 * (2 * LogX + LogY + 4 * LogZ)
Log((x * x1/2)/(x2 * y * z4)1/3) = 3/2 * Log X – 2/3 * LogX – LogY – 4/3 * LogZ
Ejercicios: I. Aplicando las propiedades convierta cada expresión como el logaritmo de una sola.
a) Log2 X + Log2 X + Log2 3 b) 2 * Log3(X – 1) + ½ * Log2 X + Log3 X c) Log5 (X + 1) – Log5 (X + 2)
d) 1/3 * Logb (X2 – 1) + Logb 3 – 1/3 * Logb (X +1) e) [ Log7 (X2 + 4X + 4) – Log7 X + 2)] f) 1/4 * Log4 X2 –1/2 * Log4 (X2 + 1) – 2 * Log4 (X + 3)
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