Logaritms

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Logaritma funkcijas ar dažādām bāzēm. Sarkanās funkcijas logaritms ir ar bāzi e (ln). Zaļās funkcijas logaritms ir ar bāzi 10 (lg) un purpurkrāsas funkcija ir logaritms ar bāzi 1,7.

Logaritms ir matemātiska operācija, kas ir pretēja kāpināšanai. Skaitļa x logaritms pie bāzes b ir tāds skaitlis n, ka bn = x un to pieraksta šādi:

\!\, \log_b x = n .

Piemēram,

 \log_3 81 = 4 \ , jo
3^4 = 3 \times 3 \times 3 \times 3  = 81 . \,\!

Skaitlis b (logaritma bāze) un skaitlis x var būt kā veseli, tā daļskaitļi, bet tiem ir jābūt pozitīviem, lai logaritmi būtu reāli skaitļi (nevis imagināri). Paši logaritmi var būt gan pozitīvi (ja skaitļi ir lielāki par 1, gan negatīvi (ja skaitļi ir starp 0 un 1). Ja par logaritmu bāzēm ņem skaitļus, kas ir lielāki par 1, tad lielākajam skaitlim ir arī lielākais logaritms.

Bāzes[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Visizplatītākās logaritma bāzes ir 10, 2 un matemātiskā konstante e ≈ 2,71828 18284 59045 23536 02874 71352.

Citi apzīmējumi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Naturālo logaritmu logex īsuma dēļ apzīmē ar ln x. Līdzīgi ir arī ar decimālo logaritmu log10(x), ko īsuma dēļ apzīmēt ar lg(x).

Dažādās matemātiskajās ierīcēs logaritmi ir apzīmēti dažādi, bet tomēr ļoti līdzīgi.

  • Daudzās programmēšanas valodās, piemēram, C++, Java, Fortran un BASIC logaritms ir apzīmēts ar "LOG" vai "log" un tas attiecas uz naturālo logaritmu (loge).
  • Lielākoties uz kalkulatoriem logaritms, kas ir apzīmēts ar "LOG" attiecas uz decimālo logaritmu (log10) un logaritms, kas ir apzīmēts ar "LN" attiecas uz naturālo logaritmu (loge).

Bāzu maiņa[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Ļoti svarīga logaritmu īpašība ir tā, ka logaritmu ar bāzi b var atrast to izsakot par logaritmu dalījumu ar citu bāzi k:

 \log_b x = \frac{\log_k x}{\log_k b}

Lielākoties tas ir svarīgi un ērti matemātiskajām ierīcēm (tajā skaitā kalkulatoriem), jo tajos visizplatītākie logaritmi ir ar bāzēm e (ln) un 10 (lg). Tas nozīmēt to, ka \!\, \log_3 5 var izteikt kā  \log_3 5 = \frac{\ln 5}{\ln 3} .

Logaritmu izmantošana[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Logaritmu izmantošana ir lietderīga tajos uzdevumos, vienādojumos, kur pakāpe ir nezināma. Logaritmi ir viegli atvasināmi, tādēļ tos daudz lieto integrāļu risināšanā. Logaritms ir viena no trim svarīgākajām darbībām. bn = x vienādojumā b var izteikt ar sakni, n ar logaritmu un x ar pakāpi.

\!\, b = \sqrt[n]{x}
\!\, n = \log_b x
\!\, x = b^n

Zinātnē un inženierijā[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • Ķīmijā visplāšāk tiek lietots negatīvs decimālais logaritms, kas raksturo ūdeņraža jonu koncentrāciju (pH). Ūdeņraža jonu koncentrācija neitrālā ūdenī 25 °C ir 10-7 (-log1010-7), tādējādi pH ir 7.
  • Mērot zemestrīču intensitāti ar Rihtera skalu tiek izmantoti decimālie logaritmi.

Vieglāki logaritmu aprēķini[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Zinot to, ka logaritma rezultāts ir pakāpe, mēs varam koncentrēties uz pakāpju īpašībām, t. i., ja bāzes ir vienādas, tad noteiktas darbības var veikt šādi:

Darbības ar skaitļiem Darbības ar pakāpēm Darbības ar logaritmiem
 \!\, a b  \!\, A + B  \!\, \log(a b) = \log(a) + \log(b)
 \!\, a / b  \!\, A - B  \!\, \log(a / b) = \log(a) - \log(b)
 \!\, a ^ b  \!\, A b  \!\, \log(a ^ b) = b \log(a)
 \!\, \sqrt[b]{a}  \!\, A / b  \!\, \log(\sqrt[b]{a}) = \frac{\log(a)}{b}

Īpašības[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Decimālā logaritma tabula.
  • Reizinājuma logaritms (pie jebkuras bāzes a) ir vienāds ar reizinātāju logaritmu summu (pie tās pašas bāzes):
\!\, \log_a xy = \log_a x + \log_a y
  • Dalījuma logaritms ir vienāds ar dalāmā un dalītāja logaritmu starpību:
\!\, \log_a {x \over y} = \log_a x - \log_a y
  • Pakāpes logaritms ir vienāds ar kāpinātāju, kas reizināts ar kāpināmā skaitļa logaritmu:
\!\, \log_a x^m = m\log_a x
\log_a \sqrt[n] {b} = \frac{1}{n} \log_a b
  • Skaitļu logaritmi, ja skaitlis ir vienāds ar bāzi, vienmēr ir 1
\!\, \log_a a = 1
  • Skaitļa 1 logaritms pie jebkuras bāzes ir vienāds ar 0
\!\, \log_a 1 = 0
\!\, \log_a b = {1 \over \log_b a}
\!\, \log_a b = {\log_c b \over \log_c a}

Logaritmu aprēķināšanai lietoja tabulas un logaritmiskos lineālus, taču ar kabatas kalkulatoru ieviešanu šo rīku izmantošana vairs nav aktuāla.

Skatīt arī[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]