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REVISIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS ‒ CIENCIAS 1 Ecuaciones Exponenciales y Logarítmicas John Napier (Neper), fue el primero que definió y desarrolló los logaritmos. El método de cálculo mediante logaritmos fue propuesto por primera vez, públicamente, por John Napier (latinizado Neperus) en 1614, en su libro titulado Mirifici Logarithmorum Canonis Descriptio. Joost Bürgi, un matemático y relojero suizo al servicio del duque de Hesse-Kassel, concibió por primera vez los logaritmos; sin embargo, publicó su descubrimiento cuatro años después que Napier. La inicial resistencia a la utilización de logaritmos fue cambiada por Kepler, por el entusiasta apoyo de su publicación y la impecable y clara explicación de cómo funcionaban. Este método contribuyó al avance de la ciencia, y especialmente de la astronomía, facilitando la resolución de cálculos muy complejos. Los logaritmos fueron utilizados habitualmente en geodesia, navegación marítima y otras ramas de la matemática aplicada, antes de la llegada de las calculadoras y computadoras. Además de la utilidad en el cálculo, los logaritmos también ocuparon un importante lugar en las matemáticas más avanzadas; el logaritmo natural presenta una solución para el problema de la cuadratura de un sector hiperbólico ideado por Gregoire de Saint-Vincent en 1647. Napier no usó una base tal como ahora se entiende pero, sus logaritmos, como factor de escala, funcionaban de manera eficaz con base 1/e. Para los propósitos de interpolación y facilidad de cálculo, eran útiles para hallar la relación r en una serie geométrica tendente a 1. Inicialmente, Napier llamó «números artificiales» a los logaritmos y «números naturales» a los antilogaritmos. Más tarde, Napier usa la palabra logaritmo en el sentido de un número que indica una proporción: λόγος (logos) el sentido de proporción, y ἀριθμός (arithmos) significado número, y se define, literalmente, como «un número que indica una relación o proporción». Se refiere a la proposición que fue hecha por Napier en su «teorema fundamental», que establece que la diferencia de dos logaritmos determina la relación de los números a los cuales corresponden, de manera que una progresión aritmética de logaritmos corresponde a una progresión geométrica de números. El término antilogaritmo fue introducido a finales de siglo xvii y, aunque nunca se utilizó ampliamente en matemáticas, perduró en muchas tablas, hasta que cayó en desuso. http://es.wikipedia.org/wiki/Logaritmo#Historia http://es.wikipedia.org/wiki/John_Napier http://es.wikipedia.org/wiki/John_Napier http://es.wikipedia.org/wiki/John_Napier http://es.wikipedia.org/wiki/Joost_B%C3%BCrgi http://es.wikipedia.org/wiki/Kepler http://es.wikipedia.org/wiki/Astronom%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/Geodesia http://es.wikipedia.org/wiki/Navegaci%C3%B3n_mar%C3%ADtima http://es.wikipedia.org/wiki/Computadora http://es.wikipedia.org/wiki/Progresi%C3%B3n_aritm%C3%A9tica http://es.wikipedia.org/wiki/Progresi%C3%B3n_aritm%C3%A9tica http://es.wikipedia.org/wiki/Progresi%C3%B3n_geom%C3%A9trica http://commons.wikimedia.org/wiki/File:John_Napier_(Neper).jpg 2 C E P R E P U C 2021.0 LOGARITMO DEFINICIÓN Sea a R { 1 } una constante llamada base. El logaritmo en base a, que se denota loga, se define de la siguiente manera: loga x = b a b = x Notación logN = log10N, se lee logaritmo decimal de N. Ejemplos log2 8 = 3 log3 9 = 2 log 100 = 2 Definición: logeN = ln N se lee logaritmo neperiano de n, donde e 2,7182... Ejemplos PROPIEDADES Si a, b R { 1 } (constantes), x, y R . PROPIEDAD EJEMPLO 1. loga (xy) = loga x + loga y log3 (15) = 2. loga y x = loga x – loga y log5 2 3 = 3. Si z R, loga x z = z loga x log5 3 4 4. Si z, s R, s 0, log sa x z = s z loga x log 25 3 4 5. a xalog = x, loga a x = x 3 2log3 = 6. loga a = 1, loga 1 = 0 log5 5 = ; log5 1 = 7. logb a = blog 1 a log2 3 = 8. loga x = loga y x = y log5 x = log5 3 x = 9. loga x = alog xlog b b (Cambio de base) log5 3 = 10. loga x . logx y = loga y log5 3 log3 7 = ln 1 = 0 ln e = 1 ln e = 2 1 REVISIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS ‒ CIENCIAS 3 Ejemplos 1. log2 ( 𝟏𝟐𝟖 𝟐𝟗 ) = 2. log5 (𝟏𝟐𝟓√𝟏𝟐𝟓) 𝟏 𝟕= 3. log3 ( √𝟐𝟕 𝟔 √𝟖𝟏 𝟑 ) = Ejercicios 1. Si y = log3 243, calcula el valor de a. logy 25 b. logy 125 c. logy 3125 2. Si log2 = a, log3 = b; calcula log 36 2 4 C E P R E P U C 2021.0 3. Calcula el valor de E. E = 25log 3 25log3 4. Reduce E. E = log7 49 7 3 log5 0,2 5. Si se considera que log2 0,3 log3 0,48, halla el valor aproximado de E. E = log(230x 340) 6. Si log a = 6, log b = 4, halla E = 4 2ba . REVISIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS ‒ CIENCIAS 5 ECUACIONES EXPONENCIALES Y LOGARITMICAS Para resolver ecuaciones exponenciales y logarítmicas, debemos tener en cuenta lo siguiente: Donde a R { 1 } Ejemplos 1. Halla el valor de x en la siguiente ecuación: log3 (2x ‒ 1) = 2 SOLUCIÓN log3 (2x ‒ 1) = 2 2x ‒ 1 = 3 2 2x = 10 x = 5 2. Resuelve la siguiente ecuación: log(x 2 ‒ 3) = log(2x) SOLUCIÓN log(x 2 ‒ 3) = log(2x) x 2 ‒ 3 = 2x x 2 ‒ 2x ‒ 3 = 0 x ‒ 3 x 1 (x ‒ 3)(x + 1) = 0 x ‒ 3 = 0 x = 3, cumple ecuación original x + 1 = 0 x = ‒ 1, no cumple la ecuación original (2x > 0 x > 0) C.S. = { 3 } 3. Halla el valor de x en la siguiente ecuación: 2 x = 3 SOLUCIÓN Aplicamos logaritmo en base 10: log 2 x = log 3 Por propiedad: x log 2 = log 3 x = 2log 3log Por propiedad: x = log2 3 Otra forma: usando la definición 2 x = 3 x = log23 loga x = y x = a y loga x = loga y x = y 6 C E P R E P U C 2021.0 Ejercicios 1. Calcula la suma de los valores de x en la ecuación: log2 (x 2 + 7) = 4 2. Resuelve: log 4x = 2 log x 3. Resuelve: 5 x = 7 4. Resuelve: 4 x2 ‒ 2.4 x = 15 REVISIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS ‒ CIENCIAS 7 5. Resuelve la siguiente ecuación: ln(x ‒ 3) 2 = ln(4x 2 ) 6. Resuelve: 3 1 1010 1010 xx xx 7. Resuelve: 1 + 2logx ‒ log(x + 2) = 0 8 C E P R E P U C 2021.0 8. Resuelve: 3log2x + 2log4x + 4log8x = 32 9. Resuelve: xlogxlog