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Logaritmos I Introducción En la época de los grandes descubrimientos, las operaciones aritméticas fueron clasificadas en tres especies: la primera especie la conformaban las operaciones de adición y sustracción; las de segunda especie eran la multiplicación y división; la potenciación y radicación eran de tercera Definición Se denomina logaritmo de un número real positivo al exponente a que se debe elevar una base positiva y distinta de la unidad, para obtener una potencia igual al número propuesto, es decir: x especie. Resolver un problema de cálculo aritmético consistía en transformar uno de segunda o tercera especie en una especie inferior (primera especie) de manera que donde: l o g b N = x b = N sea más sencilla. Entonces el gran problema era hallar un proceso que permitiese transformar las operaciones de potenciación radicación, multiplicación y división en una división o sustracción y así que el matemático y teólogo escocés John Napier (1550 - 1617) publicó la primera tabla de logaritmos en el año 1614. Posteriormente, trabajando en forma independiente, el suizo Jose Bürgi (1552 - 1632), fabricante - x: logaritmo x IR - b: base (b > 0; b 1) - N: número al cual se le toma logaritmo (N > 0) Ejemplos: - log 5 25 = 2; porque: 52 = 25 - log 2 32 = 5; porque: 25 = 32 -2 de instrumentos astronómicos matemático e inventor, - log 9 = -2; porque: 1 = 9 publica su tabla de logaritmos en 1620. 1/3 3 Una tabla de logaritmos consta de dos columnas de números. A cada elemento de la columna de la izquierda le corresponde su logaritmo que es el número ubicado a su derecha. Si bien es cierto que realizar la tabla de logaritmos no ha sido sencillo, gracias a ella podemos multiplicar dos números sumando logaritmos, dividir dos números restando logaritmos, hallar una potencia multiplicando la base por el índice; es por ello que los logaritmos fueron indispensables durante tres siglos en el cálculo aritmético, el cual actualmente ha sido sustituido por las máquinas electrónicas, sin embargo siguen ejerciendo un papel importante en el campo de las ciencias químicas, físicas, - log 3 1 = 0; porque: 30 = 1 Identidad fundamental De la definición, se desprende que: b logb N = N N > 0; b > 0; b 1 Ejemplos: - 5 log5 3 = 3 - 7 log7 2 = 2 economía, estadística, etc. A lo largo de la historia se han establecido muchas tablas de logaritmos, pero la más usual es la de los logaritmos decimales, la cual fue elaborada por el matemático inglés Efectuar: Solución: 4 log2 5 + 27 log3 4 Henry Brigss (1561 - 1631) en colaboración con Napier. Actualmente los logaritmos se utilizan para trabajar cantidades sumamente elevadas, reduciéndolas a escalas más pequeñas, donde se pueden trabajar cómodamente, utilizando lo que se conoce como “papel logarítmico”. 4 log2 5 + 27 log3 4 = (22) log2 5 + (33) log3 4 = (2 log2 5 )2 + (3 log3 4 )3 = (5)2 + (4)3 = 89 A continuación vamos a ver las propiedades de los logaritmos que cumplen para cualquier sistema de logaritmos. a) 3 b) 6 c) 9 d) 12 e) 18 3 8 x Propiedades generales de los logaritmos 1. log b 1 = 0 log 5 1 = 0 2. El logaritmo de qué número en base 2 2 es 8. Solución: 2. log b b = 1 log 7 7 = 1 3. log x ab = log x a + log x b log 2 (15) log 2 (3)(5) log 2 2 N = 8 (2 2 ) = N 28. 2 8 = N N = 4 096 log 2 3 + log 2 5 4. log x a/b = log x a - log x b log 2 5/9 log 2 5 - log 2 9 5. log x bn = nlog x b log 2 2100 100log 2 2 100 Cologaritmo Se define como cologaritmo de un número al logaritmo del inverso multiplicativo de dicho número, es decir: 3. Calcular el logaritmo de 64 en base 3 2 . Solución: log 3 2 64 = x ( 3 2 )x = 64 2x/3 = 26 x = 6 x = 18 3 4. El logaritmo de 2 3 en base “x” es 0,1. Hallar “x”. Solución: 1 1 logx2 3 = 10 colog b N = log b N x1/10 = 2 3 x = (2 3 )10 x = 210. 3 10 = x = 248 832 Antilogaritmo antilogaritmo b N = bN Nota: log b (antilog b N) = N; antilog b (log b N) = N Cambio de base: 5. Hallar “x” en: Solución: log 3 x 16 = 4 3 x 4 = 16 x = 4 16 3 x = 23 x = 8 Problemas para la clase logx a log b a = log b Regla de la cadena: log b a.log c b.log d c = log d a Problemas resueltos 1. Calcular el valor de las siguientes expresiones: 1. Calcular el valor de las siguientes expresiones: * log 4 16 * log 8 32 * log 25 25 * log 3 243 - log 3 81 = 3x = 81 x = 4 - 8 log8 a = a; (identidad fundamental) * log * log 343 7 1 0, - log 4 (3x) = log 4 3 + log 4 x; (x > 0) 5 9 - log 3 = log35 - log34 2. El logaritmo en base 1/3 del número 1/729 es: 4 - antilog 4 2 = 42 = 16 a) 27 b) 45 c) 15 d) 25 e) 18 2 9 3. Calcular el valor de: J = log2 3 log3 5 l og5 2 5 log5 3 1 d) 2 1 e) - 6 a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) N.A. 9. Efectuar: 3 2 1 4. Si: L = log 3 [log 2 (log 2 256)] log2 45 3 a) log 5 2 b) log3 40 2 1 log5 72 1 c) log 2 5 Hallar: L - 1 2 1 5 1 d) 1 e) 2 a) 1 b) 2 3 d) 0 e) 2 c) 2 10.Reducir: log2 1 15 1 log3 1 10 1 log 1 5 6 1 5. Simplificar la expresión: 75 50 32 1 a) 6 1 b) 2 c) 0 G log - log log 16 81 243 a) 1 b) 0 c) -1 d) -1 e) 1 11.Calcular: 1 1 d) e) - 2 2 1 J = 5 log7 5 1 6. Calcular: 3 1 - log log7 2 M = log3 7 log5 3 log2 5 log 4 11 log11 10 a) 2 b) 1 c) -1 d) 8 e) 0 a) 4 b) 3 c) 2 d) 1 e) 0 12.Calcular el valor de: R = log52.log2 + log25.log5 - log510.log210 7. Si: A log 3.log 10 3 a) -1 b) -3 c) -2 d) 1 e) 0 Hallar: B - A B log 5 8 .log 25 2 13.Calcular: lne + lne2 + lne3 + .... + lnex+1 x 1 11 a) 0 b) 1 c) 2 a) x b) x(x 1) 2 (x 1) (x 2) d) 3 e) 4 8. Calcular: -1 c) 2 (x - 1)x e) 2 d) 2 log 0,6 2 log 3 3 log 2 0,5 3 12 15 5 4 14.Si: a b = (log a) . (log b) 3 3 Hallar: 35 9 1 a) 6 1 b) - 2 c) 0 a) 1 b) -100 c) 100-1 d) 100 e) -1 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 w log 5 7 9 2 15.Hallar el valor de: J = logb {anti log 2 [log 3 (anti log 4 3)]} b b b a) 36 b) 9 c) 7 d) 18 e) 14 22.Efectuar: a) 2 b) 8 c) 12 d) 4 e) 6 1 logb a 16.Indicar el valor de la expresión: anti log2 b 1 loga .loga 5 b log0,25 2 2 2 8 log0,04 5 5 5.... a) 8 b) 32 c) 16 1 d) 2 e) 2 2 a) 3 1 b) 8 1 c) 4 23.Si: {x; y; z; w} IR+ - {1} y además: log5 x log7 y log9 z 1 d) - 8 15 e) - 16 log5 w2 y . log z . log 2 17. Si: 10x = 18; 10y = 12, calcular “log 10 6” en términos de “x” e “y”. Calcular: x x - y a) 2 x y b) 2 x y c) 3 1 a) 2 b) 0 c) 1 x - y d) 3 18.Calcular: x y e) 4 1 d) - 2 e) -1 24.Sean: a, b, c IR - {1}, simplificar: log 1 3 50 0,4 5 log 2 2 0,32 5 10log100 loga bc 1 10log100 logb ac 1 10log100 logc ab 1 5 a) 6 1 d) 6 1 b) 3 5 e) 3 1 c) 225.Calcular: antilog3 (log 3 2 (antilog4 (co log6 2 2 8))) 19.Reducir la expresión: log5 2 log2 7 log 7 5 log 5 8 1 a) 32 b) 27 c) - 27 log2 5 1 d) 27 1 e) - 9 26.Hallar el valor de: 20.Si: log 3 5 = a ; log 3 2 = b. Hallar “log 3 (2,7)” en función de “a” y “b”. log5 {anti log3 [co log 3 (log 9 (log125 anti log5 log4 2 5 2 ))]} a b a) 2 a b b) 3 + a - b c) 3 a) 6 b) 8 c) 10 d) 12 e) 4 d) 3 - a - b e) a - b - 3 21.Simplificar: 27. A qué es igual: E = log2 3 81 log 2 {49log7 6 } log3 5 2 3 a) 4 b) 9 c) 16 d) 25 e) 49 5 28.Siendo: log 42 2 = a ; log 42 3 = b Hallar: log4249 2. Calcular: 37 3 3 log2 + log2 - log2 a) 1 + a - b b) 2(1 + a + b) c) 3(1 - a - b) d) 2(1 - a - b) e) a - b + 2 29.Indicar V o F según corresponda: I. log 2 (xy) = log 2 |x| + log 2 |y| / xy > 0 23 a) 2 b) 74 1 2 c) 1 3 92 II. log (x + y ) = 2 log x + 2 log y ; c ua n do : 2 d) 3 e) 4 1 1 1 ; donde: x, y IR+. 3. Calcular: log 32 + log 16 2 1/4 x y III. log 2 (-2)4 = 4log 2 |-2| = 4 a) VFV b) VVF c) VFF d) FVV e) VVV a) 7 b) 2 c) 4 d) 1 e) 3 4. Resolver: ax = b 30.Al reducir: -1 2 a a) b) logb log a c) co log 4 Se obtiene: log2 log2 anti log 4 (log1,4 1,96) b log a b logb 1 a) 1 b) -1 c) 2 1 d) 1 e) a 5. Hallar “x”, si: log 4 x = 1,5 d) - 2 e) 0 Autoevaluación 3 a) 4 b) 2 d) 6 e) 2 c) 8 1. Hallar: log3 3 1 a) 3 1 b) 5 c) 5 d) 5 3 e) 5 4 AÑO 3 Logaritmos II He aquí un ingenioso rompecabezas algebraico que nos Resolviendo la ecuación exponencial: trajo a los delegados de un congreso físico celebrado en Odesa. Proponen el siguiente problema: 3x 3 2 2 2 = 3 3x 3 2 -2 3 = 2 “Expresar el siguiente número entero y positivo mediante tres números “dos” y signos matemáticos”. Luego: 2 Solución: 3x = -2 x = - 3 - Mostramos en un ejemplo la solución de este problema. - Supongamos que el número raro es el “3”, en este caso el problema se resuelve así: 3 = -log 2 .log 2 2 Es fácil convencerse de la veracidad de tal igualdad. En efecto: -3 2. Hallar “n” en: Solución: log n = 3log6 - 2log3 logn = log63 - log32 logn = log 216 9 2 = [(21/2)1/2]1/2 = 21/8 = 22 2-3 n = 24 también: log2 2 = 2 -3 luego: -log 2 2-3 = 3 3. Si: F (x) Hallar: = log 10 x - Si el número fuera 5, resolveríamos por los mismos procedimientos: Solución: E = F (1) + F (0,1) + F (0,01) + F (0,001) Con la ley dada: 5 = -log 2 .log 2 2 E = log 1 + log 0,1 + log 0,01 + log 0,001 10 10 10 10 - Se tiene presente que siendo la raíz cuadrada, se omite el índice de la misma. La solución general del problema es como sigue, si el número dado es “N”: 4. Resolver: E = 0 + (-1) + (-2) + (-3) E = -6 log 6 x.log x 2x.log 2x 3x = log x x2 N = -log2 log2 ... 2 Solución: "N" veces # de radicales = # de unidades del número dado Regla de la cadena en el primer miembro: log 6 x.log x 2x.log 2x 3x log 6 3x Problemas resueltos Luego: log 6 3x = log x x2 log 6 3x = 2 x 1. Calcular el logaritmo de 4/9 en base 3 3/8. log x 1 Solución: log 4 = x 3 9 8 x log 6 3x = 2 62 = 3x x = 12 5. Hallar el valor de “x” sabiendo que se cumple la siguiente igualdad: log k 32.log x k = 5 27 4 = 8 9 x Solución: Regla de la cadena en el primer miembro: log k 32.log x k = logx32 1 a) n n b) nn c) nn Luego: log x 32 = 5 x5 = 32 x = 5 32 x = 2 1 d) n n 7. Resolver: 1 e) n Problemas para la clase log8 log4 log2 16 x 1. Calcular el valor de “x” que satisface la igualdad: 1 1 a) b) - c) -4 * log x 4 = 2/3 * antilog2x = 32 * log 0,6 x = 3 2 1 d) 6 2 1 e) - 6 * log 25 1 = x 2. Determine el valor de “a” en las siguientes ecuaciones: * 2a = 3 * 3a + 3a+1 = 20 * 5a = 10 * (1/2)a = 2 8. Determinar el valor de “x” en: log 2 x + log 4 x = 3 a) 2 b) 4 c) 3 d) 5 e) 6 9. Si: 3. Indique el valor de “x” que cumple: log 2 (log 5 x) = 1 Hallar “x”. log4(2x + 1) + log2(4x + 2) = 2 a) 5 b) 25 c) 1 1 d) 125 e) 25 1 a) 2 1 d) 4 1 b) 3 3 e) 4 2 c) 3 4. Resolver: (log x y ) (log y z) (logz { x -3}) 10.Calcular “a”, dada la siguiente igualdad: log [x ] log 5 x logx (x 2) 5 log5 x 3 log3 12 a) 2 b) 3 c) 4 d) 8 e) 9 5. Si: a) 4 b) 5 c) 6 d) 8 e) 10 11.Hallar el valor de “x”: log (5x - 1) + colog (3x - 5) = 2 3 3 log 1 - 1 log 1 - 1 log 1 - 1 ... log 1 - 1 - 3 3 Hallar “n” 4 5 n a) 1 b) 2 c) 4 d) 8 e) 16 a) 103 b) 20-3 c) 2000 1 d) 3000 e) 1000 6. Determinar “x” si: 12.Calcular el valor de “x”. antilog x antilog x x = 16 a) 0 b) 1 c) 2 d) 4 e) 6 logb x x x n xn - x 13.Resolver: x 2 - y 2 11 donde: b x x log x - log y 1 a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 a) 4 b) 8 c) 16 d) 32 e) 256 a) 10 b) 102 c) 103 d) 104 e) 105 2 3 2 a) - 10 ; 1 b) 10 ; 1 20.Resolver e indicar el producto de las soluciones de la ecuación: 3 3 3 3 1000log 3 3x -5x 9 c) 1 ; 1 d) 2 ; 10 3 e) 5 ; 1 3 3 a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 3 3 21.Calcular “x” en la ecuación: 14.Al resolver: x 2 y2 25 5 antilogx antilog4 2 antilog2 3 625 Hallar “x + y” 1 a) 4 ln x 2 ln y 1 b) 2 3 c) 4 a) 1 b) 3 c) 2 d) 5 e) 7 22.Si resolvemos el sistema de ecuaciones: ex + y = 12 ; ex - y = 3 donde: e = 2,718281... d) 1 e) 0 15.Si se cumple: ¿Cuál es el valor de “y”? a) ln4 b) ln2 c) ln2 + ln3 d) ln3 e) ln6 p2 log q2 logp log q 23.Si: log xyz x = -4; calcular el valor de: Hallar: log p q + log q p 1 logy xyz 1 logz xyz 16.Luego de resolver: log x + 1 (5x + 19) = 2 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 24.Hallar “x” en la ecuación: la solución es: a) 1 b) 3 c) 2 d) 5 e) 6 1 logx 3 10 1 logx 1 10 log15 17. Resolver: log2x - 7logx = -12 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 e indicar el producto de soluciones. a) 105 b) 102 c) 107 d) 108 e) 103 25.Resolver: 25 log5 x - 3 log27 x - 6 log6 12 log5 1 18.Resolver: log2x + 3logx + 2 = 0 a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 e indicar la mayor solución. a) 102 b) 10-2 c) 10 d) 10-1 e) 1 19.Resolver: 26.Resolver: 5log 2 x - 3log 4 x = 28 log2x - 5logx - 6 = 0 e indicar el producto de sus soluciones. 27. Si: a = xlogy ; b = ylogx Reducir: log a b 2 log (ab) 1 a) 1 b) 2 c) -1 2. Hallar el logaritmo de 16/81 en base 4/9. a) 2 b) 3 c) -3 1 d) - 2 e) 0 1 d) 4 1 e) 2 28.Resolver: log x log y 8 3. Resolver: 9 log9 (113 x ) = (22 + 10x) log y x 10 7 a) 6 b) 7 c) 8 d) 9 e) 10 Calcular el mayor valor de: x/y a) 106 b) 10-6 c) 101/6 d) 10-1/6 e) 101/3 4. Simplificar: 1 1 1 log5 1 + log5 1 + log5 1 + ... +2 3 4 29.Resolver: xlog3 + 4log(log5) = 4log(log125) 1 log 5 1 49 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 30.Resolver: 2x + 1 + 2x + 2 + 2x + 3 = 140 a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1 5. Calcular: antilog 2 4 + antilog 3 3 a) 1 b) 10 c) log2 d) 2 e) log 2 10 a) 42 b) 48 c) 43 d) 3 e) 1 Autoevaluación 1 1. Hallar “x” en: log 8 x = 3 a) 3 6 b) 2 c) 3 d) 1 e) 24