Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Funkcje

Funkcja logarytmicznaPodstawa

Poznaj funkcję logarytmiczną jako odwrotność funkcji wykładniczej. Naucz się wyznaczać jej dziedzinę, monotoniczność i charakterystyczne punkty wykresu.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Funkcja logarytmiczna \(f(x)=\log_a x\) przyporządkowuje dodatniej liczbie wykładnik, do którego trzeba podnieść podstawę \(a\), aby tę liczbę otrzymać. Zakładamy \(a\gt0\) oraz \(a\ne1\).

Logarytm odpowiada na pytanie o wykładnik

Zapis \(\log_2 8=3\) oznacza \(2^3=8\). Podstawa to \(2\), argument to \(8\), a wartość logarytmu to \(3\). Nie dzielimy argumentu przez podstawę ani nie mnożymy tych liczb.

\[\log_a x=y\quad\Longleftrightarrow\quad a^y=x,\qquad a\gt0,\ a\ne1,\ x\gt0\]

W funkcji logarytmicznej znamy wynik potęgowania \(x\), a szukamy wykładnika \(y\).

W szczególności \(\log_a1=0\), bo \(a^0=1\), oraz \(\log_a a=1\), bo \(a^1=a\). Te dwie wartości dają charakterystyczne punkty wykresu.

Dziedzina i zbiór wartości

Argument musi być dodatni, ponieważ potęga dodatniej podstawy nigdy nie daje zera ani liczby ujemnej. Dziedzina to \((0;+\infty)\). Sam wynik logarytmu może być dowolną liczbą rzeczywistą, także zerem lub liczbą ujemną.

Przykładowo \(\log_2\frac14=-2\), bo \(2^{-2}=\frac14\). Natomiast \(\log_2(-4)\) nie istnieje w liczbach rzeczywistych. Ujemny wynik i ujemny argument to dwie zupełnie różne sytuacje.

Wykres i związek z potęgowaniem

Skoro \(2^3=8\), punkt \((3,8)\) należy do wykresu \(2^x\), a punkt \((8,3)\) do wykresu \(\log_2x\). Zamieniamy współrzędne. Wykresy funkcji odwrotnych są odbiciami względem prostej \(y=x\).

Wykres y = log₂ xArgumenty są dodatnie; wyniki mogą być ujemne, zerowe lub dodatnie.Wykres y = log₂ x1248−3−2−1123xyArgumenty są dodatnie; wyniki mogą być ujemne, zerowe lub dodatnie.

Wykres \(\log_a x\) przechodzi przez \((1,0)\), \((a,1)\) i \((\frac1a,-1)\). Ma jedno miejsce zerowe, \(1\), i pionową asymptotę \(x=0\). Nie przecina osi pionowej, bo zero nie należy do dziedziny.

Monotoniczność i znak

Dla \(a\gt1\) funkcja logarytmiczna rośnie: większy argument wymaga większego wykładnika. Dla \(0\lt a\lt1\) maleje. Przykładowo \(\log_{\frac{1}{2}}1=0\), \(\log_{\frac{1}{2}}2=-1\), \(\log_{\frac{1}{2}}4=-2\).

Przy \(a\gt1\) logarytm jest dodatni dla \(x\gt1\), a ujemny dla \(0\lt x\lt1\). Przy podstawie z przedziału \((0;1)\) znaki są odwrotne. W obu przypadkach argument musi pozostać dodatni.

Obliczanie wartości i dziedziny krok po kroku

Obliczmy \(\log_2 32\). Najpierw nadajemy szukanemu wynikowi nazwę \(y\), a następnie zapisujemy równoważne pytanie o potęgę.

  1. Zastosuj definicję logarytmu.\(y=\log_2 32\ \Longleftrightarrow\ 2^y=32\)
  2. Rozpoznaj potęgę podstawy.\(32=2^5\)
  3. Porównaj wykładniki i podaj wynik.\(y=5\)

Dla \(g(x)=\log_3(x-2)\) argumentem logarytmu jest całe \(x-2\). Wymagamy \(x-2\gt0\), więc \(x\gt2\). Dla \(h(x)=\log_4(7-x)\) wymagamy \(7-x\gt0\), czyli \(x\lt7\).

Rozwiązując \(\log_2x=5\), dostajemy \(x=2^5=32\), co spełnia dziedzinę. Nie zamieniaj ról: obliczanie \(\log_2 32\) i znajdowanie argumentu przy wyniku \(5\) prowadzą do tej samej zależności, ale odpowiadają na inne pytania.

Typowy błąd

\(\log_2(-8)=-3\).Potęga \(2^{-3}\) wynosi \(\frac18\), a nie \(-8\). Ujemny argument jest niedopuszczalny.
\(\log_2\frac18=-3\), natomiast \(\log_2(-8)\) nie istnieje w \(\mathbb R\).

Przed rachunkiem sprawdź podstawę i dodatniość argumentu. Po obliczeniu zamień wynik z powrotem na potęgowanie: to najprostsza kontrola poprawności logarytmu.

Najczęstsze pytania

Czy logarytm może mieć ujemną wartość?
Tak. Dodatni musi być argument. Na przykład \(\log_2\frac14=-2\), ponieważ \(2^{-2}=\frac14\).
Dlaczego wykres logarytmu nie przecina osi pionowej?
Argument \(0\) nie należy do dziedziny \(\log_a x\). Prosta \(x=0\) jest asymptotą, a nie częścią wykresu.

Poćwicz

ABCD

Co oznacza \(\log_2 8=3\)?

ABCD

Oblicz \(\log_3 81\).

ABCD

Oblicz \(\log_{10}0{,}01\).

ABCD

Rozwiąż \(\log_2 x=5\).

ABCD

Dziedzina \(\log_4(7-x)\) to:

ABCD

Który punkt należy do \(y=\log_2 x\)?

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)