Logartimlagar

Ett viktigt tillämpningsområde för 10-logaritmer är när man vill lösa ekvationer som innehåller x i exponenten:

6^{x}=20

Vi ska lösa ekvationen på två sätt:

Metod 1:

Nu när vi vet att ett tal kan skrivas om till 10-potens så börjar vi med att skriva om 6 och 20:


\\6=10^{log\, 6}\\ 20=10^{log\, 20}


Vi ska sätta in dessa omskrivningar i ekvationen igen:

(10^{log\, 6})^{x}= 10^{log\, 20}

En av reglerna från början av kapitlet:

(a^{b})^{c}=a^{(b\cdot c)}

ger:

10^{x\cdot log\, 6}=10^{log\, 20}

Nu ser vi, att om de båda potenserna är lika med varandra så är VL=HL:

log\, 6\cdot x=log\, 20

Härefter bryter vi bara ut x:


x=\frac{log\, 20}{log\, 6}\approx 1,67


Metod 2 går ut på att vi använder en logaritmlag som vi först ska härleda (Det är viktigast att man kan hänga med i härledningen. Alla elever behöver inte lära sig detta utantill.):

Om vi har en logaritm som allmänt beskrivs:

log\: a^{p}

så kan den, som vi gjorde i metod 1, skrivas om:
log\: a^{p}=\left \{ a=10^{log\:a } \right \}=log(10^{log\, a})^{p}=log\, 10^{p\cdot log\: a}

\\log\, 10^{2}=log\, 100=2\\ log\, 10^{x}=x


Så är även:

log\, 10^{p\cdot log\, a}=p\cdot log\, a

Lagen lyder alltså:

 

log\, a^{p}=p\cdot log\, a



Metod 2


6^{x}=20


Vi börjar med att logaritmera båda leden:

log\, (6^{x})=log\, 20

Härefter tillämpar vi logaritmlagen som nyss härleddes:

x\cdot log\, 6=log\, 20

Och slutligen kan vi lösa ut x:

x=\frac{log\, 20}{log\, 6}\approx 1,67


Nästa logaritmlag gäller multiplikation:

\\log\, (a\cdot b)=log\, (10^{log\, a}\cdot 10^{log\, b})=log\, (10^{log\, a+log\, b})=\\log\, a+log\, b

Och slutligen logaritmlagen för division:

log\, (\frac{a}{b})=log(\frac{10^{log\, a}}{10^{log\, b}})=log\, (10^{log\, a-log\, b})=log\, a-log\, b



Logaritmer är alltså väldigt bra att känna till och kunna hantera om vi stöter på ekvationer med x i exponenten.

Exempel: Vi vill sätta in 1 000 kr i en fond som har räntesatsen 12%. Hur många år tar det innan insatsen har växt så att vi har 10 000 kr i fonden?

\\1000\cdot 1,12^{x}=10000\\\\ \frac{1000\cdot 1,12^{x}}{1000}=\frac{10000}{1000}\\\\ 1,12^{x}=10\\\\ log\, 1,12^{x}=log\, 10\\\\ x\cdot log\, 1,12=log\, 10\\\\ (log\, 10=1)\\\\ x=\frac{1}{log\, 1,12}\approx 20,3


Svar: 20 år (och 4 månader)