Математика. Ч. 2. Логарифмическая функция. Практикум
.pdf
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Д.В. Исламгалиев, В.Б. Пяткова
МАТЕМАТИКА
Часть 2 Логарифмическая функция
Практикум
Москва Ай Пи Ар Медиа
2025
УДК 51
ББК 22.1 И87
Авторы:
Исламгалиев Д.В. — ст. преподаватель кафедры математики; Пяткова В.Б. — ст. преподаватель кафедры математики
Рецензенты:
Стороженко Л.А. — канд. геол.-минер. наук, доц., зав. кафедрой геологии и защиты в чрезвычайных ситуациях Уральского государственного горного университета; Стожков Д.С. — канд. техн. наук, доц., доц. кафедры электротехники
Уральского государственного горного университета
Исламгалиев, Дмитрий Владимирович.
И87 Математика. Ч. 2. Логарифмическая функция : практикум / Д.В. Исламгалиев, В.Б. Пяткова ; Уральский государственный горный университет. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2025. — 50 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-4362-6 (ч. 2)
ISBN 978-5-4497-4360-2
Во второй части практикума рассматривается тема в области математики «Логарифмы». Описаны основные понятия и свойства логарифма. Даны решения типовых уравнений, неравенств и систем, содержащих логарифмическую функцию.
Подготовлен с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования.
Предназначен для студентов всех специальностей и направлений подготовки высшего образования, учебными планами которых предусмотрено изучение дисциплины «Математика».
Учебное электронное издание
Рассмотрено на заседании кафедры математики 17 октября 2024 г. (протокол № 2) и рекомендовано для издания в УГГУ
ISBN 978-5-4497-4362-6 (ч. 2) |
© Исламгалиев Д.В., Пяткова В.Б., 2025 |
ISBN 978-5-4497-4360-2 |
© ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2025 |
Учебное издание
Исламгалиев Дмитрий Владимирович Пяткова Вера Борисовна
Редактор А.А. Балакирева
Технический редактор, компьютерная верстка К.А. Новикова
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк Freepik
Подписано к использованию 22.04.2025. Объем данных 6,5 Мб
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа» 8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sales@iprmedia.ru
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ |
5 |
||
1. |
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СВОЙСТВА ....................................... |
6 |
|
1.1. |
Понятие «Логарифм» .......................................................................... |
6 |
|
1.2. |
Свойства логарифмов ....................................................................... |
10 |
|
2. |
ГРАФИКИ ЛОГАРИФМИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ...................... |
19 |
|
3. |
ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ |
|
|
И НЕРАВЕНСТВА ................................................................................. |
27 |
||
3.1. Уравнения .......................................................................................... |
27 |
||
3.2. Системы уравнений .......................................................................... |
36 |
||
3.3. Неравенства ....................................................................................... |
37 |
||
3.4. Примеры повышенной сложности .................................................. |
44 |
||
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................... |
49 |
||
ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................ |
50 |
||
4
ВВЕДЕНИЕ
При изучении темы «Логарифмы» студенты сталкиваются со многими проблемами, для рассмотрения которых необходима постоянная помощь преподавателя. Однако эта задача может быть решена студентами самостоятельно, если они в своей работе воспользуются данным практикумом, в котором содержатся основные теоретические сведения, примеры решения типовых примеров и список рекомендуемой литературы.
Цель издания состоит в том, чтобы помочь студентам в формировании практических навыков решения примеров, содержащих логарифмы, построения графиков логарифмической функции, решения типовых уравнений, неравенств и систем, содержащих логарифмическую функцию.
В результате изучения рассматриваемой темы студенты будут:
1) знать:
–основные понятия логарифмов;
–основные свойства логарифмов;
2) уметь:
–решать логарифмические уравнения;
–строить графики логарифмической функции;
–сравнивать числа, содержащие логарифмическую функцию;
–решать уравнения, неравенства и системы, содержащие логарифмическую функцию.
5
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СВОЙСТВА
1.1. ПОНЯТИЕ «ЛОГАРИФМ»
Ранее, в 1 части практикума, рассматривались показательные уравнения, решение одного из них приведено в примере 1.
Пример 1. Решите уравнение:
9x = 81.
Решение. Приведем к общему основанию
9 |
x |
|
Приравняем степени:
x
=
=
9
2
2
.
.
А что делать, если задано уравнение Пусть уравнение вида:
9 |
x |
|
=
80
?!
где a (0;1) (1;+ ), b (0;+ )
называется логарифмом loga b :
a |
x |
=b |
, |
|
|
||
|
|
|
имеет единственный корень. Этот корень числа по основанию и обозначается
x = loga b .
Логарифмом положительного числа b по основанию a, где a (0;1) (1;+ ), называется показатель степени, в которую требуется возвести число a, чтобы получить b.
6
Пример 2. Найдите
Решение.
x = log |
8 |
2 |
|
Пример 3. Найдите
Решение.
x = log |
81 |
9 |
|
Пример 4. Найдите
x = log2 8.
2 |
x |
=8 |
, |
2 |
x |
= 2 |
||
|
|
|
|
|
|
3 |
||
x = log9 |
81. |
|||||||
9 |
x |
|
=81 |
9 |
x |
2 |
||
|
|
|
=9 |
|||||
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
x = log10 |
10000. |
|||||||
,
,
Решение.
x= 3
x= 2
log |
2 |
|
log |
9 |
|
8 = 3
81 =
.
2
.
x = log 10000 |
|
10 |
|
10 |
x |
|
=10000
,
10 |
x |
|
=10 |
4 |
|
,
x = 4
log |
10000 |
10 |
|
=
4
.
Пример 5. Найдите x =
Решение.
x = log |
|
128 |
64 |
x |
=128 |
64 |
|
||||
|
|
|
|
|
Пример 6. Найдите x =
Решение.
x = log5 5 5x
log64 128.
, 2 |
= 2 |
, |
6x |
6x |
7 |
|
|
log5 5.
= 5, 5x = 51 ,
= 7 |
, |
|
x =1
x =
7 |
log |
|
128 = |
|
6 |
64 |
|||
|
|
|||
|
|
|
log5 5 =1.
7 6
.
Пример 7. Найдите
Решение.
x = log6 1
x = log6 1.
6x =1, 6x = 60 , x = 0 log6 1= 0.
7
Определение логарифма можно сформулировать следующим образом:
a |
log |
b |
=b |
. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если в уравнении ax = b число b нельзя представить в виде b = ay , |
||||||||||||||
то решим уравнение, используя определение логарифма |
a |
log |
b |
=b |
, тогда: |
|||||||||
|
a |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
ax |
= b ; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
x |
= a |
log |
b |
; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x = loga b . |
|
|
|
|
|
|||||||||
Также уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
x |
= b |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
можно решить, прологарифмировав обе части по основанию a
loga a |
x |
= loga |
b ; |
|
|||
x = loga b. |
|
||
Пример 8. Решите уравнение |
9x =81 |
||||
|
|
. |
|||
Решение. Решим уравнение |
|
|
|
|
|
|
9x =81 |
|
|||
|
|
|
|
. |
|
Тогда |
|
=9 |
|
|
|
9 |
x |
log 81 |
, |
||
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
x= log9 81.
Врезультате (как мы знаем):
x= 2 .
Ответ: x = 2 .
8
Пример 9. Решите уравнение |
9 |
x |
=80 |
|||||
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||
Решение. Решим уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
x |
=80 |
. |
|
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
=9 |
|
|
|
|
||
9 |
|
|
|
|
|
|||
|
x |
|
|
log 80 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
9 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно
x = log9 80.
Ответ: x = log9 80.
.
Решим это же уравнение другим способом:
9x =80
log |
|
9 |
x |
= log |
|
9 |
|
9 |
|||
|
|
|
|
x = log |
80 |
9 |
|
80
.
Ответ:
x
= log |
9 |
|
80
.
Пример 10. Решите уравнение 4x |
= 5. |
|||||||||||
Решение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
x |
= 5 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
= 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
x |
|
|
log |
5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
x = log |
4 |
5 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: x = log4 5. |
||||||||||||
Пример 11. Решите уравнение |
4 |
x |
= 5 |
. |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Решение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
x |
= |
5 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
log |
4 |
4x = log |
4 |
5 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x = log4 5.
Ответ: x = log4 5.
9
Пример 12. Упростите выражение
Решение.
7 |
log |
6 |
7 |
|
|
|
|
.
7 |
log 6 |
= 6 |
. |
|
7 |
|
|
|
|
|
Пример 13. Упростите выражение
Решение.
3 |
|
= (3 |
|
4 |
= 5 |
|
|
) |
|||
4log 5 |
log 5 |
|
4 |
||
|
3 |
|
3 |
|
|
34
=
log 5 |
. |
|
3 |
||
|
625
.
1.2. СВОЙСТВА ЛОГАРИФМОВ
Свойство 1. |
a |
log |
b |
=b |
(основное логарифмическое тождество). |
|||
|
a |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a = a |
|
|
Свойство 2. Из свойства |
1 |
|
loga a =1. |
|||||
|
|
|||||||
Пример 14. Найти значение log3 3. |
||||||||
Решение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
log3 |
3 =1. |
|
Пример 15. Найти значение log5 5.
Решение.
log5 5 =1.
Пример 16. Найти значение log12 12
Решение.
log12 12 =1.
.
10
