Hallo,
der (natürliche) Logarithmus ist die Umkehrfunktion zur Exponentialfunktion. Die Exponentialfunktion ist definiert durch:
f(x)=e^x.
Hierbei musst du wissen:
f: IR->IR+
Der Logarithmus ist also nur definiert auf dem "positiven Zahlenbereich". Weil der Logarithmus die Umkehrfunktion ist, gilt (sofern x>0):
e^ln(x)=x.
Du wolltest ferner wissen, wie man damit rechnet. Was weißt du denn über den Logarithmus? Nehmen wir mal als Beispiel ln(7).
Weil 7>0 ist dieser Ausdruck "wohldefiniert", mit anderen Worten:
da steht kein Unsinn.
Dann weißt du:
e^(ln7)=7.
Nun versucht man, irgendetwas über Produkte und Quotienten "herzuleiten". Nehmen wir mal an, du kennst 2 Zahlen a,b wobei dann a>0,b>0 gelten soll. Dann gilt:
e^ln(a*b)=(a*b) (I) (so ist ja ln definiert).
Du weißt aber auch:
e^(lna)=a (II) und e^(lnb)=b (III)
Nun setzt du (II) und (III) in die rechte Seite von (I) ein:
e^ln(ab)=(e^lna)*e^(lnb) (IV)
Und nun kommt das, woran viele scheitern:
Du kennst du Rechenregel:
(a^n)*(a^m)=a^(n+m)
Diese wendest du in (IV) auf der rechten Seite an und erhältst:
e^ln(ab)=e^([lna]+ln[b])
Durch Vergleich der Exponenten ("Hoch-Zahlen") erhältst du:
ln(ab)=lna+lnb
Dann gibt es noch die Möglichkeit, den Logarithmus zu einer anderen Basis (a>0) zu definieren. Meistens steht dann an dem Zeichen log als Index die Basis. Ich werde also im folgenden notieren:
log_a (x) bedeutet: Logarithmus von x zur Basis a (wieder x>0).
Der Logarithmus hat dann folgende Eigenschaft:
a^(log_a(x))=x
Ausserdem gilt:
log_a(x)=ln(x)/lna (*)
Rechenregeln für ln:
(i)ln(ab)=lna+lnb, sofern a>0, b>0.
(ii)ln(a/b)=lna-lnb, sofern a>0,b>0
(iii)ln(a^t)=t*lna, sofern a>0.
Ausserdem gilt:
ln(1)=0, denn:
e^(ln1)=1 (nach Def. von ln) und e^0=1 => Beh.
ln(e)=1, denn:
e^lne=e und e=e^1 =>
e^ln(e)=e^1 => (Vergleich der Exponenten): ln(e)=1
Nun kannst du mit den Regeln (*),(i),(ii) und (iii) auch Rechenregeln von log_a überlegen. Nach (*) gilt:
log_a(b*c)={ln(bc)}/lna, sofern a>0, b>0, c>0
Dann gilt mit (i):
log_a(b*c)={ln(bc)}/lna=(lnb+lnc)/lna
Wegen
(lnb+lnc)/lna=(lnb/lna)+(lnc/lna) folgt dann wieder mit (*):
log_a(b*c)=(lnb/lna)+(lnc/lna)=log_a(b)+log_b(c).
Alles andere geht analog. Ausserdem erhältst du damit als Ergebnis:
für log_a gelten die selben Regeln wie für ln (also (i),(ii) und (iii)), man muss nur beachten, dass man die Basis an den Logarithmus dazuschreibt.
(Bei log_a war a die Basis).
PS: Sorry für so "viel" allgemeine Information, aber du must schon mehr ins Detail gehen, wenn du eine "konkretere" Antwort erhalten willst:
Erläutere
- Welche Stellen kannst du nicht nachvollziehen?
- Wie würdest du rechnen?
- Beispielaufgabe, mit der du Probleme hast...
Viele Grüße
Marcel
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