חוקי הלוגריתמים ומעבר בין בסיסים

30%
📖שיעור
55 דקות

חוקי הלוגריתמים ומעבר בין בסיסים

הלוגריתם כפעולה ההפוכה לחזקה. נוכיח את חוקי הלוגריתמים — מכפלה, מנה, חזקה ושורש — ואת נוסחת המעבר בין בסיסים, ונשתמש בהם לפישוט וחישוב ביטויים.

חוקי הלוגריתמים ומעבר בין בסיסים

מבוא

מטרות השיעור

  • להגדיר לוגריתם כפעולה ההפוכה לחזקה:
  • להוכיח ולהפעיל את חוקי הלוגריתמים: מכפלה, מנה, חזקה ושורש
  • להוכיח ולהשתמש בנוסחת המעבר בין בסיסים
  • לפשט ולחשב ביטויים לוגריתמיים — ולזהות פישוטים שגויים נפוצים

הרעיון המרכזי

הגדרת הלוגריתם

עבור בסיס ועבור a>0:

כלומר, הוא החזקה שבה צריך להעלות את הבסיס b כדי לקבל את a. הלוגריתם הוא הפעולה ההפוכה לחזקה, ולכן מתקיימות הזהויות:

ארבעת חוקי הלוגריתמים (מכפלה, מנה, חזקה, שורש)

לכל x,y>0 ולכל מעריך r:

  • מכפלה:
  • מנה:
  • חזקה:
  • שורש:

חוק השורש הוא מקרה פרטי של חוק החזקה (כי שורש הוא חזקה עם מעריך רציונלי — בדיוק הקשר מהשיעור הקודם).

הוכחת חוקי המכפלה והחזקה

נסמן ו-, כלומר ו-.

מכפלה: לפי חוק החזקות, . לפי הגדרת הלוגריתם, . מ.ש.ל.

חזקה: , ולכן . מ.ש.ל. (חוק המנה מוכח באותו אופן עם .)

נוסחת המעבר בין בסיסים

כדי לבטא לוגריתם בבסיס b באמצעות לוגריתמים בבסיס אחר c:

הוכחה: נסמן , כלומר . ניקח משני האגפים: , ולפי חוק החזקה , ומכאן . מ.ש.ל.

שימו לב להבדל מהותי: , אבל — אלו שני דברים שונים לחלוטין.


דוגמאות מפורטות

דוגמה 1: חישוב לוגריתם מההגדרה

חשבו log28\log _{2} 8 ו-log327\log _{3} 27.

1

שלב 1 — log28\log _{2} 8

מחפשים חזקה של 2 שתיתן 8. מאחר ש-23=82^{3}=8, מתקבל log28=3\log _{2} 8 = 3.

דוגמה 2: חוקי המכפלה והמנה

חשבו log39+log327\log _{3} 9 + \log _{3} 27 ו-log240log25\log _{2} 40 - \log _{2} 5.

1

שלב 1 — חוק המכפלה

log39+log327=log3(927)=log3243=log335=5.(\log _{3} 9 + \log _{3} 27 = \log _{3}(9 \cdot 27) = \log _{3} 243 = \log _{3} 3^{5} = 5. (או בנפרד: 2+3=5.)2+3=5.)
בדיקה מהירה

איזה מהביטויים הבא שווה ל-logb(xy)(\log _b(x \cdot y) (עבור x,y חיוביים)?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

תשובה מספרית

חשבו את הערך של log240log25\log _{2} 40 - \log _{2} 5.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 3: חוק החזקה ופישוט מורכב

פשטו וחשבו: 2log36log342 \cdot \log _{3} 6 - \log _{3} 4.

1

שלב 1 — חוק החזקה

מכניסים את המקדם 2 כמעריך: 2log36=log3(62)=log3362 \cdot \log _{3} 6 = \log _{3}(6^{2}) = \log _{3} 36.

דוגמה 4: מעבר בין בסיסים

חשבו log832\log _{8} 32 באמצעות נוסחת המעבר.

1

שלב 1 — בוחרים בסיס נוח

8 ו-32 שניהם חזקות של 2, לכן נעבור לבסיס 2:log832=log232log282: \log _{8} 32 = \frac{\log _{2} 32}{\log _{2} 8}.
תשובה מספרית

באמצעות נוסחת המעבר בין בסיסים, חשבו את log832\log _{8} 32. רשמו כשבר עשרוני מעוגל לשלוש ספרות אחרי הנקודה.

סטייה מותרת: ±0.005

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 5: מכפלת לוגריתמים — צמצום באמצעות מעבר בסיס

חשבו log25log58\log _{2} 5 \cdot \log _{5} 8.

זהו מקרה פרטי של הזהות .

1

שלב 1 — מעבירים גורם אחד לבסיס 2

log58=log28log25\log _{5} 8 = \frac{\log _{2} 8}{\log _{2} 5}.

בדיקה מהירה

נכון או לא נכון

נכון או לא נכון: לכל a,b חיוביים מתקיים log10(a+b)=log10a+log10b\log _{10}(a+b) = \log _{10} a + \log _{10} b.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


טעויות נפוצות

טעות נפוצה: ״מפרקים״ לוגריתם של סכום

טעות: .

נכון (דוגמה נגדית, a=b=10): אך . אינם שווים.

למה זה קורה?

מבלבלים בין חוק המכפלה (שמתייחס ל-log(ab))\log (a \cdot b)) לבין לוגריתם של סכום.

איך מתקנים?

אין חוק ל-log(a+b)\log (a+b). חוק המכפלה הוא log(ab)=loga+logb\log (a \cdot b)=\log a+\log b בלבד. בדקו עם דוגמה נגדית.

טעות נפוצה: מבלבלים בין logalogb\frac{\log a}{\log b} לבין log(ab)\log (\frac{a}{b})

למה זה קורה?

שתי הנוסחאות נראות דומות אך מגיעות מחוקים שונים.

איך מתקנים?

נוסחת המעבר: logalogb=logba(\frac{\log a}{\log b}=\log _b a (חילוק). חוק המנה: log(ab)=logalogb(\log (\frac{a}{b})=\log a-\log b (חיסור). אלו דברים שונים.

טעות נפוצה: מכניסים מקדם של לוגריתם לתוך הבסיס

טעות: .

נכון: .

למה זה קורה?

חושבים שמקדם 3 שלפני log2\log _{2} הופך את הבסיס ל-6 או דומה.

איך מתקנים?

חוק החזקה מכניס את המקדם כמעריך של הארגומנט, לא של הבסיס: 3log25=log2(53)=log21253 \cdot \log _{2} 5=\log _{2}(5^{3})=\log _{2} 125.

טעות נפוצה: שוכחים את תחום ההגדרה של הלוגריתם

למה זה קורה?

מפעילים חוקי לוגריתמים על ביטויים בלי לוודא שהארגומנט חיובי.

איך מתקנים?

logba\log _b a מוגדר רק עבור a>0(a>0 (ו-b>0,b1)b>0, b \ne 1). זה קריטי בהמשך — בפתרון משוואות לוגריתמיות בודקים שכל ארגומנט חיובי.

סיכום

מה למדנו?

חוקי הלוגריתמים ומעבר בין בסיסים:

  1. הגדרה: — הלוגריתם הפוך לחזקה.
  2. מכפלה: ; מנה: .
  3. חזקה: ; שורש (מקרה פרטי): .
  4. מעבר בסיס: .

זכרו:

  • אין חוק ל-.
  • (חילוק) שונה מ- (חיסור).
  • הלוגריתם מוגדר רק לארגומנט חיובי — חשוב לפתרון משוואות בשיעור הבא.

בשיעור הבא נשתמש בכל אלה כדי לפתור משוואות ואי-שוויונות מעריכיים ולוגריתמיים.


תרגול נוסף

עברו לתרגול כדי להתאמן על חוקי הלוגריתמים ועל המעבר בין בסיסים!

תרגול