1 Einführendes Beispiel
Sportschuhe verlieren im Lauf eines Jahres ihrer Dämpfungsfähigkeit.
Wann ist die Dämpfung nur noch ein Drittel so groß wie zu Anfang?
(Schätz mal, ehe du weiterliest!)

Wenn du das berechnen möchtest, könntest du so vorgehen:
Nach einem Jahr verschwinden der Dämpfung, also bleiben noch .
Nach dem nächsten Jahr bleiben noch von .
Jetzt siehst du. dass du besser statt mit rechnest, dann ist der Anteil der ursprünglichen Dämpfung .
Nach dem dritten Jahr bleibt übrig.
Das kannst du so weitermachen, bis du unter bist.
Ganz schön langweilig, was?
Besser geht es so:
Du siehst, dass du nach Jahren noch eine Dämpfung von hast.
Die Frage ist:
Für welches ist erstmals ?
Du musst also eine Gleichung nach dem Exponenten auflösen.
In diesem Kurs lernst du, wie du aus der Gleichung
die Lösung bekommst.
Die Dämpfung ist also nach Jahren erstmals kleiner als ein Drittel der ursprünglichen.
Quellen
Wikimedia commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Platform_trainer_Buffalo_white-blue.jpg
2 Was ist ein Logarithmus?
Für diesen Kurs musst du die Potenzrechnung kennen.
Der Logarithmus kommt als Erstes in der Potenzrechnung vor.
Sieht dir mal dieses Beispiel an:
Jetzt kannst du jede Zahl durch ein "" ersetzen und nach der Lösung fragen:
ist eine Potenzaufgabe, die Lösung erhältst du als
wird durch Wurzelziehen gelöst:
Zur Lösung von brauchst du den Logarithmus:
Natürlich weißt du schon, dass die Lösung ist. Das schreibst du so:
. Gelesen wird das als: "Der Logarithmus von zur Basis ist 3".
Allgemein bedeutet :
" ist die Zahl, mit der ich potenzieren muss, um zu erhalten".
Als Formel ist das
wird als "Logarithmus von zur Basis " ausgesprochen.
Andersherum erklärt:
Der Logarithmus von zur Basis ist gerade .
In diesem Beispiel ist es:
"Der Logarithmus von zur Basis ist 3, weil ist."
und müssen positiv sein, und darf nicht sein,
also und .
In diesem Kurs kannst du lernen:
Wie man Logarithmen in einfachen Fällen berechnet
Wie man Logarithmen mit dem Taschenrechner berechnet
Welche Rechenregeln es gibt
Welche Basen besondere Bedeutung haben - dann haben die Logarithmen besondere Namen
Wo man Logarithmen anwenden kann
Wo du weitere Informationen bekommst
Du musst nicht alles durchgehen - für den Anfang reichen die Punkte 1-4. Aber vielleicht hast du ja Interesse und guckst dir den Rest auch an.
3 Erste Beispiele
Ein paar ganz einfache Logarithmen
, denn
, denn
, denn
, denn
Weil für jede positive Zahl ist, ist immer .
Logarithmen können auch negativ sein
, denn
, denn
, denn
Logarithmen haben nicht nur ganzzahlige Werte
, denn
, denn
, denn
Und auch das ist möglich
, denn
, denn
, denn
Denkst du, dass du selbst nicht auf diese Werte gekommen wärst? Hier findest du ein systematisches Verfahren, um diese Logarithmen zu bestimmen.
4 Aufgaben
Aufgabe 1
Bestimme die Logarithmen:
Aufgabe 2
Bestimme die Logarithmen
Aufgabe 3
Berechne die Logarithmen
Aufgabe 4
Zwischen welchen ganzen Zahlen liegen die Logarithmen?
Beispielrechnung:
: es ist . Darum liegt zwischen und .
5 Berechnung einfacher Logarithmen
Der Logarithmus einer Zahl zur Basis lässt sich ohne Rechner nur dann bestimmen, wenn die Basis und die Zahl beide (ganzzahlige) Potenzen einer gemeinsamen Zahl sind.
Hört sich das kompliziert an? Ist aber gar nicht so schlimm.
Was du dann machst, wird am Beispiel erklärt.
Allgemeines Verfahren
ist die Basis, die Frage ist, welche Potenz von den Wert hat.
Finde nun eine Zahl , so dass sowohl wie auch Potenzen dieser Zahl sind.
Die beste Wahl ist , denn und sind ganzzahlige Potenzen von .
Erinnere dich, dass diejenige Zahl ist, die löst.
Damit fängst du einfach an:
↓ | Benutze, dass beide Zahlen Potenzen von sind | ||
↓ | Verwende | ||
↓ | Vergleiche die Exponenten | ||
↓ | Löse auf | ||
Damit hast du berechnet.
Ein Logarithmus aus der Seite "Erste Beispiele"
Bestimme .
Vorüberlegung: Der Kehrwert von ist , und das ist . Damit ist .
Als gemeinsame Zahl kann man also die verwenden.
↓ | Ersetze durch und durch | ||
↓ | Verwende | ||
↓ | Vergleiche die Exponenten | ||
↓ | Löse auf | ||
Damit hast du berechnet.
Vorschlag:
Wenn du dir noch nicht sicher bist, rechne die anderen Logarithmen der Ersten Beispiele mit dieser Methode selbst aus.
6 Aufgaben zu einfachen Logarithmen
Aufgabe 1
Berechne die Logarithmen
7 Berechnung mit dem Taschenrechner
Die meisten Taschenrechner haben keine Funktion für allgemeine Logarithmen.
Aber zwei besondere Logarithmen sind in der Regel dabei:
bedeutet , also den Logarithmus zur Basis (der sogenannte dekadische Logarithmus ).
bedeutet , also den Logarithmus zur Basis der Eulerschen Zahl (der sogenannte natürliche Logarithmus ).
Damit kannst du Logarithmen zu einer beliebigen Basis bestimmen (du kannst eine der Tasten benutzen, aber du darfst das innerhalb einer Rechnung nicht mischen). Hier wird es einfach mit der -Taste erklärt.
Ein beliebiger Logarithmus wird durch
berechnet.
Eselsbrücke: das ist am Logarithmus-Symbol unten, also kommt auch in der Nenner.
Beispiel 1
Berechne mit dem Taschenrechner.
Tippe in den Taschenrechner ein und drücke die -Taste. Dann siehst du, dass der Wert ist.
Beispiel 2
Jetzt löst du das Problem aus dem Einführenden Beispiel:
↓ | Umschreiben auf Logarithmus mit der Basis | ||
↓ | Logarithmus umschreiben | ||
↓ | in den Taschenrechner eintippen | ||
Wenn du dem nicht traust, kannst du auch eine Probe machen (du hast ja den Taschenrechner noch da liegen):
Also ist die Dämpfung wirklich nach Jahren erstmals unter ein Drittel gesunken.
Der Taschenrechner arbeitet mit angenäherten Werten. Daher kann es in seltenen Fällen dazu kommen, dass z.B. statt dem exakten Wert ein Ergebnis wie angezeigt wird.
8 Rechenregeln
Hier sind die wichtigsten Rechenregeln zusammengestellt.
Beispiele
, denn wegen ist und wegen ist . Weil ist, ist auch der linken Seite und die Gleichung stimmt.
, da ist. (klar, nicht wahr?) und wegen ist . Die Gleichung ist dann mit Logarithmen
Es gibt keine allgemeine Regel für !
Für alle reellen Zahlen gilt
Insbesondere ist für
Beispiele
Wegen ist .
Daher ist
kann man jetzt auch berechnen, indem man und benutzt:aus folgt
9 Aufgaben
Diese Aufgaben sind alle ohne Taschenrechner lösbar.
Aufgabe 1
Fasse zu einem Logarithmus zusammen und werte aus. Alle Ergebnisse sind ganzzahlig.
Aufgabe 2
Fasse zu einem Logarithmus zusammen
Aufgabe 3
10 Besondere Basen
Es gibt drei häufig verwendete Basen:
Logarithmus zur Basis
Dieser Logarithmus heißt auch Zehnerlogarithmus oder dekadischer Logarithmus und wird auch mit bezeichnet.
Auf deinem Taschenrechner bekommst du ihn mit der -Taste.
Dieser Logarithmus ist so wichtig, weil er in unserem Zehnersystem am besten zu berechnen ist.
Logarithmus zur Basis (natürlicher Logarithmus)
ist dabei die Eulersche Zahl .
Die Wichtigkeit dieses Logarithmus hat mathematische Gründe: er taucht in der Mathematik an einigen Stellen "ganz von alleine" auf. Vielleicht kommt daher das Wort "natürlich".
Auf deinem Taschenrechner bekommst du ihn mit der -Taste.
Außerdem ist dieser Logarithmus am einfachsten durch Computerprogramme (wie im Taschenrechner) zu berechnen.
Logarithmus zur Basis 2
Dieser Logarithmus hat einige Anwendungen in der Informatik und wird mit bezeichnet.
Da man alle Logarithmen ineinander umrechnen kann, kann man sich für den Schulgebrauch zunächst bei Berechnungen auf den Zehnerlogarithmus beschränken.
11 Basisumrechnung
Wenn du den Logarithmus einer Zahl zu einer Basis hast, kannst du den Logarithmus von zu einer anderen Zahl leicht berechnen:
Beispiele
1) Weil ist, ist .
Wenn du weißt, dass ist, was ist dann der Logarithmus von zur Basis ?
Antwort: Wir wissen, dass ist.
Daher ist
(und das stimmt auch, weil ist.)
2) Was ist ?
Antwort: du weißt, dass ist, also .
Außerdem ist also auch und damit .
Also ist .
Daraus erhält man eine weitere Regel:
12 Anwendung von Logarithmen
13 Weitere Informationen
Logarithmusfunktion
allgemein e Potenz
Wie berechnet ein Taschenrechner die siebte Wurzel aus 5?